El CERN, a la caza del fotón mediador entre materia visible y oscura

Uno de los mayores rompecabezas de la física es que el ochenta y cinco por ciento de la materia de nuestro universo es "oscura": no interactúa con los fotones de la fuerza electromagnética convencional y es, por lo tanto, invisible a nuestros ojos y telescopios. Aunque la composición y el origen de la materia oscura son un misterio, sabemos que existe porque los astrónomos observan su atracción gravitacional sobre la materia visible ordinaria, como las estrellas y las galaxias.

Algunas teorías sugieren que, además de la gravedad, las partículas de materia oscura podrían interactuar con la materia visible a través de una nueva fuerza, que hasta ahora ha escapado a la detección. Al igual que la fuerza electromagnética es llevada por el fotón, se cree que esta fuerza oscura es transmitida por una partícula llamada fotón "oscuro", que se predice que actúa como mediador entre la materia visible y la oscura.

"Para usar una metáfora, un mediador (el fotón oscuro) que permite entender un idioma y hablar el otro", explica Sergei Gninenko, puede permitir un diálogo de otra manera imposible entre dos personas que no hablan el mismo idioma (materia visible y oscura), portavoz de la colaboración NA64.

El experimento NA64 del CERN busca las firmas de esta interacción entre la materia visible y la oscura usando un concepto de física simple pero potente: la conservación de la energía. Un haz de electrones, cuya energía inicial es conocida con mucha precisión, está dirigido a un detector. Las interacciones entre electrones entrantes y núcleos atómicos en el detector producen fotones visibles. La energía de estos fotones se mide y debe ser equivalente a la de los electrones. Sin embargo, si los fotones oscuros existen, escaparán del detector y llevarán una gran fracción de la energía electrónica inicial.

Por lo tanto, la firma del fotón oscuro es un evento registrado en el detector con una gran cantidad de "energía faltante" que no se puede atribuir a un proceso que implica sólo partículas ordinarias, proporcionando así un fuerte indicio de la existencia del fotón oscuro.

Si se confirma, la existencia del fotón oscuro representaría un avance en nuestra comprensión del viejo misterio de la materia oscura, señala el CERN en un comunicado.