La materia oscura, que podría constituir casi un tercio del Universo, sigue sin ser detectada directamente. Sin embargo, un nuevo experimento con participación de la Universidad de Santiago ha logrado estrechar el cerco sobre una de sus posibles partículas: los axiones.

El experimento utilizó iones de europio-153 incrustados en un cristal de silicato de itrio, enfriado a una temperatura de -268 °C. Según explicó uno de los investigadores, el europio-153 posee un núcleo con una forma especial que lo hace particularmente sensible a la perturbación que produciría un campo de axiones.

Mediante espectroscopia de precisión, el equipo monitorizó los niveles de energía de los espines nucleares del europio, buscando esa señal característica que dejaría la materia oscura. El análisis estadístico fue diseñado para aprovechar las propiedades específicas de esta señal, que se espera sea oscilante y coherente, con características determinadas por la física del campo galáctico de axiones, lo que permite distinguirla del ruido aleatorio del experimento.

Aunque este experimento no encontró ninguna señal de materia oscura, los datos obtenidos son significativos. Permiten establecer uno de los límites de laboratorio más estrictos hasta la fecha sobre cómo los axiones podrían interactuar con los quarks y gluones del núcleo atómico, en un rango de masas que abarca ocho órdenes de magnitud. Estos límites son además complementarios a las observaciones astrofísicas de estrellas y supernovas.

Los resultados fueron publicados recientemente en la revista Physical Review Letters. La contribución del investigador del IGFAE se centró en el diseño del análisis estadístico de los datos, específicamente en cómo tener en cuenta las propiedades del campo galáctico de axiones para identificar la señal esperada y distinguirla del ruido experimental. Se prevén mejoras en el aparato y en los métodos de detección, lo que anticipa un aumento de la sensibilidad del experimento en el futuro.