Y ahora a por la materia oscura

Madrid- Conocemos la receta, pero no disponemos de los ingredientes para elaborar esa suculenta «ensalada» que es el universo. Y es que todo aquello que podemos definir con mayor o menor soltura –planetas, exoplanetas, galaxias, etc.– apenas supondría un «pellizquito» de sal: un 4% del total del plato. Esa porción se confirma tras el histórico hallazgo del bosón de Higgs, que por fin explicaría por qué las partículas adquirieron masa tras el Big Bang y revelaría de paso por qué el universo es tal como lo conocemos. Ahora bien: ¿qué pasa con el 96% restante? ¿Para qué sirve exactamente ese conglomerado de materia oscura –22%– y energía oscura –74%– que está ahí pero no podemos ver? Los esfuerzos de la comunidad científica se centrarán ahora en ofrecer respuestas.

Con permiso de Einstein
En lo que se refiere al conocimiento del universo, los científicos están tan «pez» como el resto de los mortales. La materia oscura, que podría representar en torno al 20% del cosmos, se podría definir como aquello que no sabemos ni vemos, pero que creemos que está ahí. Es la solución perfecta para entender por qué las ecuaciones de Einstein, que explican el comportamiento de las partículas conocidas, no se adaptan a otros modelos cosmológicos. «No conocemos la composición de la mayor parte del universo. Conocemos su densidad gracias a los satélites, pero nada más», explica el astrofísico Txitxo Benítez, que ha colaborado durante varios años en el análisis de las imágenes del telescopio espacial Hubble. Si los expertos no descubren de qué esta formada esta materia, la hegemonía de las teorías de Einstein caerá en picado, aunque antes «tendremos que recopilar el mayor número de evidencias científicas posibles para descartar esta opción. Debemos medir todo con precisión para que las teorías vayan cayendo», añade. El interés por descubrir esas partículas «oscuras» no sólo es uno de los retos del Centro Europeo de Investigación Nuclear (CERN) que, al igual que ha dado con bosón de Higgs, busca crear ahora materia oscura a través del Gran Acelerador de Hadrones (LHC); también es uno de los objetivos de la Agencia Espacial Europea (ESA). Hace dos semanas, la ESA anunció la futura puesta en marcha del proyecto Euclides, una iniciativa que busca poner en 2020 en órbita un telescopio más potente que el Hubble y que pueda recoger imágenes y datos sobre el material desconocido. Con la colaboración de la NASA, Euclides estará equipado con un telescopio de 1,2 metros de diámetro y creará un mapa tridimensional de la distribución del universo de hasta dos mil millones de galaxias, así como de la materia oscura que contienen. Con un presupuesto de 600 millones de euros, la misión pretende recopilar datos de todo el cosmos a lo largo de seis años. «Vamos a conseguir reproducir un tercio del universo en tres dimensiones y descubriremos cómo han cambiado las diferentes estructuras cósmicas», explica René Laureijs, coordinador del proyecto. Además, la tecnología española apostará fuerte para crear dos de las piezas fundamentales del telescopio: una cámara en la banda de luz visible y un espectrómetro.

Tras la energía oscura
Euclides también tratará de indagar sobre la llamada energía oscura. Como explica Juan José Gómez Cadenas, profesor del Instituto de Física Corpuscular de Valencia-CSIC, «tras el Big Bang, la energía oscura fue aquella responsable de que el universo se expandiera hasta hoy. Y es extremadamente misteriosa: la gran pregunta de la física del siglo XXI». Y es que lo lógico es que esa expansión se decelerara por efecto de la gravedad. Sin embargo, sucede al contrario: el universo se expande cada vez con mayor rapidez.
«De la energía oscura desconocemos literalmente todo», asegura Carlos Muñoz, vicedirector del Instituto de Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid. «No tenemos ni idea de qué tipo de mecanismo la genera ni de dónde sale. Algunas hipótesis hablan de que estaría relacionada con una constante cosmológica muy pequeña, pero no nula como se creía hasta ahora. Entender la energía oscura supondría entender mejor cómo se formó nuestro universo», añade. Con todo, como apunta Txitxo Benítez, «en diez años podremos ofrecer datos interesantes sobre su origen».

La supersimetría
¿Y si en vez de un bosón de Higgs hubiera cinco? Esta es una de las preguntas que se abrirían de confirmarse la teoría de la supersimetría, una «mejora» del conocido como Modelo Estándar de Física. Pero no es la única variante que ofrecería. «Según esta teoría, todas las partículas que conforman la materia tendrían un compañero, su reverso en el espejo de la naturaleza», explica Gómez Cadenas. Y a día de hoy, estas partículas serían las «candidatas» mejor posicionadas a convertirse en materia oscura. No en vano, el CERN sigue trabajando en ello, como apunta Pablo García Abia, uno de los responsables del experimento CMS que dio con el bosón. «Si existen esas partículas, son tan pesadas que no podríamos detectarlas», explica. Así, se trataría de «buscar en energías mucho más altas que esos 125 Gigaelectronvoltios (GeV)» en los que se halló el Higgs. De hecho, García explica que «en tres años, se duplicará la energía en los experimentos». Pero antes, a finales de este año, el CERN «parará» durante dos años el LHC en una suerte de «puesta a punto» para «casi duplicar la energía empleada en la colisión de partículas». Así, a mayor energía, más cerca aún de recrear el origen del Big Bang.

¿«Venimos» del neutrino?
El profesor Gómez Cadenas explica que, «en el universo original, había casi tanta materia como antimateria: partículas de cargas opuestas que chocan entre sí, provocando energía». Sin embargo, «finalmente hubo más materia, lo que provocó que el Universo sea tal como viene detallado en el Modelo Estándar». La pregunta es: ¿por qué «ganó» la materia? «Éso requiere un mecanismo original en el universo que le concedió mayor protagonismo», afirma. La clave podría residir en el ya célebre neutrino, aquella partícula subatómica que, pese a las previsiones del CERN, finalmente este mismo año se demostró que no era capaz de desplazarse más rápido que la luz. «El mecanismo requiere que el neutrino fuera su propia antipartícula, un ‘‘agente doble'' que jugó a favor de la materia». Es decir, que si no hubiera sido por esta partícula «no habría nada, sólo energía y radiación». Así, Gómez Cadenas espera sacar adelante a partir de 2013 el experimento NEXT, que se desarrollaría en el Laboratorio Subterráneo de Canfranc (Huesca), impulsado por el Instituto de Fïsica Corpuscular (IFC) y la Universidad de Valencia (UV).

Búsqueda desde suelo español
Uno de los proyectos más ambiciosos que se van a poner en marcha a finales de este año es el observatorio astronómico de Javalambre, en Teruel. «Con este proyecto conseguiremos una de las mediciones más precisas de la materia oscura del mundo. La calidad de la zona es excepcional y creo que empezaremos a obtener resultados en 2020, cuando la Agencia Espacial Europea (ESA) lance su telescopio. Seguro que toman nuestros datos de base», asegura el astrofísico Txitxo Benítez.

Enigmas del universo
- El Sol
Se desconoce la interacción de campos magnéticos en la superificie con gases, los cuales originan las denominadas «tormentas solares».
- Supernovas
La creación de un tipo determinado depende de rayos gamma, pero no se sabe de cuáles. La destrucción se debe a procesos internos termonucleares.
- Vía Láctea
Se desconoce el número de brazos espirales. De ello se deducirá la presencia de más de un anillo de materia oscura que rodea al Sistema.
- Agujeros negros
Se presupone que eliminan aquella energía que no contribuye a la expansión del universo. Es un misterio lo que ocurre en su interior.
- Vacíos cósmicos
Se descubrieron en 2007 pero aún no se sabe la finalidad de estos «estanques espaciales». Sí se sabe que están formados por materia oscura.