Físicos de la Universidad de Leiden, en los Países Bajos, y de la Universidad Rice, en Houston, usaron un imán levitado de 0,356 miligramos para buscar materia oscura ultrapesada entre el 22 de diciembre de 2025 y el 21 de enero de 2026. En ese mes de medidas, el experimento POLONAISE registró ocho señales candidatas, y ninguna se ha podido atribuir a la materia oscura.
Rice lo anunció en una nota del 4 de septiembre de 2026. El trabajo completo es una prepublicación colgada en arXiv el 20 de agosto y todavía no ha pasado la revisión por pares. Lo dirige Christopher Tunnell, profesor asociado de Física y Astronomía en Rice. «La materia oscura podría esconderse en masas que nuestros experimentos tradicionales nunca se construyeron para alcanzar», dijo Tunnell en el comunicado de la Universidad Rice.
Entre los autores está Dorian Amaral, investigador posdoctoral del Institut de Física d’Altes Energies (IFAE), en Bellaterra (Barcelona), que figura como autor de correspondencia junto a Juehang Qin, de Rice.
Un imán más pequeño que un grano de arena
El sensor está formado por tres cubitos de neodimio, hierro y boro y una esfera de vidrio de 0,20 milímetros, pegada para romper la simetría de giro. Levita dentro de una trampa de tántalo superconductor, un metal que a muy baja temperatura deja pasar la corriente sin resistencia y expulsa los campos magnéticos.
Tjerk Oosterkamp y Dennis Uitenbroek, del Instituto de Física de Leiden, construyeron el montaje en Leiden. Según Rice, el mismo aparato ya buscó en 2025 materia oscura ultraligera, y la Universidad de Leiden situó aquellos experimentos en la sala de ultramicroscopía de su Instituto de Física.
Una bobina superconductora capta el movimiento del imán y lo envía a un SQUID, un detector capaz de notar cambios minúsculos de campo magnético. Según Rice, el equipo podía ver desplazamientos de una centésima parte del ancho de un átomo.
Golpes pequeños en lugar de una señal constante
La mayoría de los detectores de materia oscura buscan partículas con masas parecidas a las de los átomos. Algunas teorías proponen partículas mucho más pesadas, que según Rice podrían alcanzar la masa de una célula viva.
«En lugar de buscar una señal constante, esperamos golpes muy pequeños», explicó Qin, investigador posdoctoral de Rice. El reto, según él, es que el detector sea lo bastante silencioso para ver el movimiento si algo inusual lo empuja y determinar después si podría tratarse de materia oscura.
Los autores suponen que la partícula interactuaría con los neutrones de los núcleos atómicos a través de una fuerza nueva, transmitida por una partícula mediadora muy ligera. Si esa fuerza tiene alcance suficiente, actúa a la vez sobre los cerca de 1020 neutrones del imán y el empujón total crece. Amaral lo resume así: «Nadie había combinado este tipo de sensor, este nivel de sensibilidad y un periodo de escucha largo».
Veinticinco toneladas de hormigón contra las vibraciones
La vibración del edificio es el principal problema. La trampa cuelga, dentro de un refrigerador de dilución, de un sistema de masas y muelles que atenúa las vibraciones entre 110 y 130 decibelios, y todo el criostato descansa sobre un bloque de hormigón de 25 toneladas apoyado en amortiguadores neumáticos.
Aun así, el equipo solo analizó los datos nocturnos, de 19:00 a 7:00, cuando el ruido del entorno es menor, y descartó el 19 y el 20 de enero por unos trabajos en la suspensión y una prueba de vibración. De los 30 días de campaña quedaron 219,66 horas útiles, el 31 % del total.
Ocho señales que nadie puede confirmar
Tras los filtros sobrevivieron ocho impulsos, con momentos de entre 1,52 y 12,8 TeV/c (una unidad de cantidad de movimiento). El umbral de la búsqueda se fijó en 1 TeV/c, y sale una señal candidata cada 27,5 horas de media.
Los autores escriben que esas señales son compatibles con transitorios instrumentales, alteraciones pasajeras del propio aparato, porque su número cambia con el tiempo y se relaciona con la actividad del laboratorio. Como no tienen un modelo fiable de esos sobresaltos para restarlos, no reivindican un descubrimiento y tratan cada candidato como un posible suceso de materia oscura, lo que hace que los límites sean conservadores.
Diez millones de veces más pesada
La búsqueda cubre masas de entre 4×105 y 8×1014 gigaelectronvoltios, nueve órdenes de magnitud. Según Rice, el imán podía detectar partículas unos 10 millones de veces más pesadas que los experimentos de levitación anteriores, que sostenían con láser partículas de nanogramos, como la partícula de sílice levitada de ETH Zúrich. Los 0,356 miligramos de POLONAISE equivalen a 356.000 nanogramos.
Para la partícula mediadora sin masa, el mejor límite descarta acoplamientos con los neutrones de 3,2×10-9 o más para materia oscura de unos 5×106 gigaelectronvoltios, con un nivel de confianza del 95 %. En un modelo de materia oscura compuesta, el trabajo mejora en un orden de magnitud, en una masa concreta, la mejor cota previa, que venía de una balanza de torsión. El IFAE resume que el resultado restringe combinaciones de masa e intensidad de interacción que nunca se habían explorado.
Otros equipos persiguen la misma incógnita con otros métodos, desde quienes miden la gravedad en 300.000 galaxias hasta un reloj tan preciso que podría detectar materia oscura. El experimento surcoreano que puso en duda 28 años de polémica también acabó sin señal.
Lo que el experimento todavía no puede decir
Los límites valen para un tipo concreto de partícula que interactúa con los neutrones mediante una fuerza de largo alcance y dejan fuera el resto de candidatos a materia oscura ultrapesada. Con mediadores más pesados que unos 30 milielectronvoltios, la sensibilidad desaparece.
Cuanto más pesa cada partícula, menos pasarían cerca del imán. Por encima de cierta masa, el equipo calcula que cruzarían la trampa menos de tres partículas durante la campaña, y no reivindica ninguna exclusión en esa zona. Si la interacción fuera muy intensa, la atmósfera frenaría las partículas antes de llegar al laboratorio, y la calibración arrastra una incertidumbre de escala del 8,5 % que los autores no propagan a los límites.
El siguiente paso es enfriar más el imán, medir durante más tiempo y hacer levitar varios imanes a la vez, lo que ayudaría a separar el paso de una partícula de las vibraciones del entorno.
El estudio completo se ha publicado como prepublicación, todavía sin revisión por pares, en arXiv.
Los autores concluyen que la levitación magnética a escala de miligramos y la levitación óptica a escala de nanogramos exploran ahora ventanas complementarias de masa de la materia oscura, y esperan que el rápido avance de los sensores cuánticos levitados amplíe las dos.
Foto: C. Huygelen / Universidad de Leiden
