Buscando materia oscura con neutrinos
Hay más materia en el universo de la que podemos ver a través de la radiación electromagnética. Es la llamada materia oscura, que supone más del 80% de toda la materia en el Universo. Conocemos su existencia gracias a los efectos gravitatorios que provoca, que son muy numerosos. El movimiento de las estrellas en las galaxias, de las galaxias en los cúmulos, los datos de la distribución de la materia de galaxias que interactúan, obtenidos a través de medidas de la focalización gravitatoria débil (weak lensing), el fondo cósmico de microondas remanente del Big Bang y el tiempo de formación de las estructuras en el universo, todos estos procesos parecen indicar que hay mucha (muchísima) más materia de la que podemos ver a través del espectro electromagnético. Para tratar de explicarlo se han intentado modificar las leyes de la gravitación y se han buscado grandes cuerpos oscuros no detectados, pero la hipótesis que cuenta con mayor consenso es que se trata de partículas desconocidas que interaccionan muy débilmente con la materia conocida. Entre ellas una de las más populares son los WIMPs (de las iniciales en inglés de "partículas masivas que interactúan débilmente"), para las que ciertos modelos de nueva física ofrecen, de forma natural, posibles candidatos.
Experimentalmente el problema ha de atacarse desde diversos frentes. El reto es doble: primero, porque su probabilidad de interacción es muy pequeña. Segundo, porque no sabemos qué tipo de partícula estamos buscando, lo que complica el diseño de los experimentos. Estas búsquedas se realizan principalmente desde tres enfoques: detecciones directas, indirectas y en aceleradores. En las búsquedas directas se intenta observar la interacción de una partícula de materia oscura en el mismo detector cuando esta “choca” con un núcleo de la materia de la que está hecho. En las búsquedas indirectas se intentan detectar partículas (fotones, positrones, neutrinos…) producidas por aniquilaciones o desintegraciones de las partículas de materia oscura. Finalmente, en los aceleradores se observaría que falta energía en algunas de las colisiones más allá de lo explicable por los procesos que conocemos.
En esta estrategia de varios frentes los telescopios de neutrinos tienen importantes características que podrían convertirlos en las herramientas que aportaran las primeras señales de materia oscura. La idea es que estas partículas se acumularían en objetos astrofísicos como el Sol o el Centro Galáctico y al aniquilarse entre ellas producirían, directa o indirectamente, neutrinos de alta energía. En el caso del Sol, por ejemplo, una potencial señal de materia oscura tendría la gran ventaja de que sería una evidencia muy clara, ya que no se esperan otros fondos astrofísicos (al contrario de lo que ocurre con otras búsquedas indirectas basadas en fotones o en rayos cósmicos). Un grupo de investigadores del IFIC ha utilizado los datos registrados por el telescopio de neutrinos ANTARES, situado a 2.500 metros de profundidad en el mar Mediterráneo para buscar un exceso de neutrinos de alta energía procedentes del Sol. De la ausencia de dicho exceso sobre el fondo esperado dichos investigadores han podido deducir cotas a la existencia de la materia oscura y a su probabilidad de interacción con la materia ordinaria.
