Los científicos están desarrollando detectores tan sensibles que pueden detectar interacciones de partículas que podrían ocurrir una vez cada años o incluso décadas.
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Universidad de Texas A&M/8 de enero de 2026
Resumen: Casi todo en el universo está compuesto de misteriosas materia oscura y energía oscura, pero no podemos ver ninguna de ellas directamente. Los científicos están desarrollando detectores tan sensibles que pueden detectar interacciones de partículas que podrían ocurrir una vez cada años o incluso décadas. Estos experimentos buscan descubrir qué da forma a las galaxias e impulsa la expansión cósmica. Descifrar este misterio podría transformar nuestra comprensión de las leyes de la naturaleza.
HISTORIA COMPLETA
Un detector MINER utilizado para la búsqueda de neutrinos de baja energía en el reactor TRIGA de Texas A&M. Este detector de zafiro puede utilizarse tanto para la búsqueda de materia oscura como para la detección de neutrinos en reactores, lo que no solo puede proporcionar evidencia de nueva física, sino también facilitar la no proliferación nuclear. Crédito: Universidad Texas A&M
Los científicos han aprendido mucho sobre el universo, pero ese conocimiento representa solo una pequeña fracción del panorama completo. Aproximadamente el 95 % del cosmos está compuesto de materia oscura y energía oscura, dejando solo el 5 % como la materia familiar que podemos ver a nuestro alrededor. El Dr. Rupak Mahapatra, físico experimental de partículas de la Universidad Texas A&M, trabaja para descubrir esta mayoría oculta mediante el diseño de detectores semiconductores avanzados equipados con sensores cuánticos criogénicos. Estas tecnologías respaldan experimentos en todo el mundo y ayudan a los investigadores a profundizar en uno de los mayores misterios de la ciencia.
Mahapatra compara la limitada comprensión que la humanidad tiene del universo —o la falta de ella— con una parábola muy conocida. «Es como intentar describir un elefante tocando solo su cola. Percibimos algo enorme y complejo, pero solo captamos una pequeña parte».
Recientemente, el trabajo de Mahapatra y sus coautores apareció en la respetada revista Applied Physics Letters .
¿Qué son la materia oscura y la energía oscura?
La materia oscura y la energía oscura reciben su nombre por lo que los científicos aún desconocen sobre ellas. La materia oscura constituye la mayor parte de la masa presente en las galaxias y los cúmulos de galaxias, y desempeña un papel fundamental en la configuración de su estructura a lo largo de vastas distancias cósmicas. La energía oscura se refiere a la fuerza que impulsa la expansión acelerada del universo. En pocas palabras, la materia oscura actúa como un pegamento cósmico, mientras que la energía oscura impulsa al propio espacio a expandirse cada vez más rápido.
Aunque ambas son abundantes, ni la materia oscura ni la energía oscura emiten, absorben ni reflejan luz, lo que dificulta enormemente su observación directa. En cambio, los científicos estudian su influencia a través de la gravedad, que afecta el movimiento de las galaxias y la formación de estructuras a gran escala. La energía oscura es el componente dominante, representando aproximadamente el 68 % de la energía total del universo, mientras que la materia oscura contribuye aproximadamente con el 27 %.
Detectando susurros en un huracán
En Texas A&M, el grupo de investigación de Mahapatra está desarrollando detectores con una sensibilidad extraordinaria. Estos instrumentos están diseñados para detectar partículas que interactúan con la materia ordinaria solo en raras ocasiones, interacciones que podrían proporcionar pistas cruciales sobre la naturaleza de la materia oscura.
"El desafío es que la materia oscura interactúa tan débilmente que necesitamos detectores capaces de ver eventos que podrían ocurrir una vez al año, o incluso una vez en una década", dijo Mahapatra.
Su equipo participó en una importante búsqueda mundial de materia oscura utilizando un detector conocido como TESSERACT. «Se trata de innovación», afirmó. «Estamos encontrando maneras de amplificar señales que antes estaban ocultas por el ruido».
Texas A&M se encuentra entre un pequeño grupo de instituciones que participan en los experimentos TESSERACT.
Ampliando los límites de la detección
Los esfuerzos actuales de Mahapatra se basan en décadas de experiencia en el desarrollo de métodos de detección de partículas. Durante los últimos 25 años, ha contribuido al experimento SuperCDMS, que ha llevado a cabo algunas de las búsquedas de materia oscura más sensibles del mundo. En un artículo emblemático de 2014 publicado en Physical Review Letters, Mahapatra y sus colaboradores introdujeron la detección de ionización calorimétrica asistida por voltaje en el experimento SuperCDMS, un avance que permitió estudiar las WIMP de baja masa, un candidato líder a materia oscura. Este avance mejoró significativamente la capacidad de los científicos para detectar partículas que antes estaban fuera de su alcance.
En 2022, Mahapatra fue coautor de otro estudio que examinó múltiples enfoques para encontrar un WIMP, incluyendo la detección directa, la detección indirecta y la búsqueda de colisionadores. El trabajo destaca la importancia de combinar diferentes estrategias para abordar el problema de la materia oscura.
«Ningún experimento por sí solo nos dará todas las respuestas», señala Mahapatra. «Necesitamos sinergia entre diferentes métodos para reconstruir el panorama completo».
Comprender la materia oscura va mucho más allá de la curiosidad académica. Podría revelar los principios fundamentales que rigen el universo mismo. «Si logramos detectar la materia oscura, abriremos un nuevo capítulo en la física», afirmó Mahapatra. «La búsqueda requiere tecnologías de detección extremadamente sensibles y podría conducir a tecnologías que hoy ni siquiera podemos imaginar».
¿Qué son los WIMP?
Las WIMP (Partículas Masivas de Interacción Débil) se consideran una de las posibilidades más prometedoras para la materia oscura. Estas partículas hipotéticas interactuarían mediante la gravedad y la fuerza nuclear débil, lo que explica su dificultad para detectarlas.Por qué son importantes:
- Si las WIMP existen, podrían explicar la masa faltante del universo.
- Cómo buscamos: Experimentos como SuperCDMS y TESSERACT se basan en detectores ultrasensibles enfriados casi a cero absoluto para capturar interacciones raras entre WIMP y materia ordinaria.
- El desafío: un WIMP podría pasar a través de la Tierra sin dejar ninguna señal, lo que significa que los investigadores podrían necesitar años de datos para identificar incluso un solo evento.
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Fuente de la historia:
Materiales proporcionados por la Universidad Texas A&M . Texto original escrito por Lesley Henton. Nota: El contenido puede ser editado por motivos de estilo y extensión.
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Referencia de la revista:
CL Chang, Y.-Y. Chang, M. Garcia-Sciveres, W. Guo, SA Hertel, X. Li, J. Lin, M. Lisovenko, R. Mahapatra, W. Matava, DN McKinsey, PK Patel, B. Penning, HD Pinckney, M. Platt, M. Pyle, Y. Qi, M. Reed, I. Rydstrom, RK Romani, B. Sadoulet, B. Serfass, P. Sorensen, B. Suerfu, V. Velan, G. Wang, Y. Wang, MR Williams, VG Yefremenko. Generación espontánea de ráfagas de fonones atérmicos en silicio masivo que causan ruido excesivo, eventos de fondo de baja energía y envenenamiento de cuasipartículas en sensores superconductores . Applied Physics Letters , 2025; 127 (26) DOI: 10.1063/5.0281876
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Universidad Texas A&M. «Los científicos se acercan al mayor misterio del universo». ScienceDaily. ScienceDaily, 8 de enero de 2026. < www.sciencedaily.com/releases/2026/01/260107225530.htm > .
