Por Manuel Recondo

El mayor laboratorio de investigación en física de partículas en el mundo, más conocido como CERN, un experimento que construirá y operará un detector completamente hermético, y un grupo especializado de profesionales –entre los que se encuentran los físicos más notables de todo el mundo–, parecen ser la respuesta para este nuevo intento por comprender uno de los enigmas que más inquieta a la física en la actualidad: de qué forma se da la interacción entre la materia oscura (de cuya existencia sabemos por los efectos gravitatorios) y la materia visible, y cómo es su fuerza mediadora.

El hecho es que, según explican en la página oficial del CERN (https://home.cern/), el 85% de la materia que existe en nuestro universo es “oscura”, es decir, no interactúa con los fotones de la fuerza electromagnética convencional, y es, por lo tanto, invisible a nuestros ojos y a nuestros telescopios. Sin embargo, parados seguramente sobre la base de algún paradigma moderno, los científicos son capaces de afirmar que esta materia oscura existe porque se puede observar su atracción gravitatoria sobre la materia visible ordinaria, como las estrellas y las galaxias, aunque se desconoce su composición y origen.

Las teorías que circulan en el ámbito científico contemplan la posibilidad de que exista una fuerza que hasta ahora ha escapado a la detección, capaz de ser la causante de la interacción entre la materia oscura y la materia visible. Del mismo modo que la fuerza electromagnética es llevada por el fotón, se cree que esta fuerza oscura es trasmitida por una partícula llamada fotón “oscuro”. “Para usar una metáfora –explica Sergei Gninenko, quien realiza un trabajo en común con el CERN en el experimento NA64–, un diálogo imposible entre dos personas que no entienden el mismo idioma puede ser entablado por un mediador (el fotón oscuro), capaz de hablar ambos idiomas”.

Para rastrear las huellas de esta interacción entre la materia oscura y la visible, los científicos utilizan un principio de la física elemental pero no por ello menos potente: el de conservación de la energía. Un haz de electrones, cuya energía inicial es conocida con mucha precisión, está dirigido a un detector. Las interacciones entre los electrones entrantes y los núcleos atómicos en el detector producen fotones visibles. La energía de estos fotones se mide y debe ser equivalente a la de los electrones (según el principio de conservación de la energía). Sin embargo, si los fotones oscuros existen, escaparán del detector y llevarán una gran fracción de la energía electrónica inicial. Por lo tanto, la huella que deja este fotón oscuro debido a la gran cantidad de energía faltante es un evento registrado en el detector 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 lograra probar dicha existencia, se daría un salto imprescindible en lo referido a la comprensión del universo y especialmente en relación con el misterio de la materia oscura.