La búsqueda de trazas de materia oscura con relojes de espín de neutrones
11/11/2022 de Universität Bern / Physical Review Letters
Esquema del experimento realizado para la detección de los axiones. Un haz polarizado de neutrones penetra desde la izquierda. Los electrodos y la dirección del campo eléctrico están indicados en rojo, y la dirección del campo magnético se muestra en azul. El analizador de espín (violeta) refleja un estado de espín y transmite el otro. Los neutrones son detectados usando un detector 2D. Crédito: Schulthess, I. et al., 2022.
Las observaciones cosmológicas de las órbitas de estrellas y galaxias indican la existencia de un tipo todavía desconocido de materia, la llamada materia oscura porque no brilla y solo podemos detectar por su fuerza de gravedad. Una de las partículas elementales hipotéticas que podrían constituir la materia oscura son los axiones, que ofrecen la ventaja de que podrían explicar simultáneamente otros fenómenos importantes en la física de partículas que todavía no se comprenden.
Ahora, un equipo de investigadores ha diseñado un experimento que les permite medir la frecuencia de giro del espín de los neutrones. El espín de cada neutrón actúa como si fuera la aguja de una brújula, que gira debido a la presencia de un campo magnético igual que el segundero de un reloj de pulsera, solo que 400 000 veces más rápido. «Hemos medido de manera precisa esta frecuencia rotacional y hemos buscado en ella las mínimas fluctuaciones periódicas que causaría su interacción con axiones», explica Florian Piegsa (Albert Einstein Center for Fundamental Physics).
Los resultados del experimento fueron claros: «La frecuencia rotacional de los neutrones no cambió, lo que significa que no hay pruebas de la presencia de axiones en nuestras medidas», concluye Piegsa. Por tanto, si los hipotéticos axiones existen, deberían de ser 1000 veces más pesados de lo que se ha asumido en este y otros experimentos anteriores.
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