Durante casi tres décadas, un experimento italiano llamado DAMA/LIBRA aseguró detectar una señal periódica compatible con la esquiva materia oscura. Ahora, un equipo internacional liderado desde Corea del Sur ha analizado más de seis años de datos con un detector gemelo y ha llegado a una conclusión incómoda para aquella afirmación. No ve ninguna señal. Y eso, en física de partículas, pesa mucho.
La materia oscura es esa parte invisible del cosmos que no vemos ni con los telescopios más potentes, pero cuya gravedad mantiene unidas las galaxias. Los cálculos más recientes apuntan a que representa alrededor del 27 por ciento del contenido de energía del universo, por encima de la materia normal que forma estrellas y planetas.
Ahí entra en juego DAMA/LIBRA. Desde finales de los noventa, este experimento instalado bajo la montaña del Gran Sasso en Italia registra un leve vaivén anual en el número de destellos de luz dentro de sus cristales de yoduro de sodio. El grupo lo interpreta como el paso de partículas de materia oscura chocando con los átomos del detector a medida que la Tierra avanza alrededor del Sol. Otros experimentos nunca han visto nada similar, lo que dejó una polémica abierta durante casi 30 años.
Para salir de dudas hacía falta copiar el experimento original con las mismas piezas esenciales. Es lo que ha hecho COSINE 100, una colaboración con participación de Corea del Sur, Estados Unidos, Reino Unido, Brasil y España. Su detector usa también cristales de yoduro de sodio dopados con talio, enterrados a unos 700 metros de profundidad en el laboratorio de Yangyang para protegerlos del ruido de los rayos cósmicos que bombardean constantemente la superficie.
El equipo ha analizado 6,4 años de datos equivalentes a 61,3 kilogramos de material activo, con una calibración de la energía ajustada al mismo patrón que utiliza DAMA. El resultado es claro. No aparece ninguna modulación anual compatible con la que lleva años anunciando el grupo italiano y la hipótesis de que ambas señales tengan el mismo origen se descarta con una significancia estadística superior a tres sigmas, lo que en lenguaje llano se traduce en una fiabilidad cercana al 99,7 por ciento.
Según el comunicado del equipo, este trabajo muestra que la señal de DAMA no puede reproducirse bajo las mismas condiciones experimentales y que, por tanto, es muy poco probable que se deba a interacciones de materia oscura. El grupo resume el resultado como un análisis que “refuta la afirmación del equipo italiano con un nivel de confianza del 99,7 por ciento y demuestra que su señal no se reproduce con el mismo tipo de detector”. El estudio se ha publicado en la revista Science Advances y cierra en buena medida una de las discusiones más espinosas de la física de astropartículas moderna. No es poca cosa.
Para evitar sospechas de que se trata de un efecto particular de un solo aparato, los datos de COSINE 100 se han comparado también con los de ANAIS 112, un experimento hermano ubicado en el Laboratorio Subterráneo de Canfranc en Huesca. Un análisis conjunto de los primeros años de datos de ambas instalaciones concluye que la señal de DAMA es incompatible con lo que miden estos detectores gemelos, con exclusiones que superan de nuevo varias sigmas en los rangos de energía relevantes.
¿Significa esto que la materia oscura deja de existir? Ni mucho menos. Lo que nos dice este resultado es que, si la materia oscura está formada por partículas del tipo WIMP, esas partículas no se están manifestando en forma de la modulación anual observada por DAMA. Los físicos tendrán que explorar modelos alternativos o buscar errores más sutiles en el experimento italiano, desde efectos de fondo mal entendidos hasta problemas de calibración capaces de imitar una señal periódica.
Mientras tanto, la caza continúa bajo tierra. El propio equipo de COSINE ha empezado a trasladar y actualizar su detector a un nuevo laboratorio profundo en Corea llamado Yemilab, donde la versión mejorada COSINE 100U utilizará cristales más sensibles y un entorno aún más silencioso. A cambio, los investigadores confían en ganar terreno en la búsqueda de señales diminutas, ya sea de WIMPs de baja masa o de otros candidatos exóticos.
Detrás de estas cifras hay también un mensaje sobre la forma de hacer ciencia. Durante años, la comunidad ha invertido tiempo, esfuerzo y recursos en comprobar una afirmación extraordinaria. Hoy, gracias a un trabajo paciente de varios equipos, sabemos que esa señal casi seguro no era la primera huella de materia oscura. El misterio sigue abierto, pero el mapa que guía la investigación es ahora un poco más claro.
El estudio completo se ha publicado en la revista científica Science Advances y puede consultarse en la web oficial de Science Advances.
