Un experimento en SNOLAB ha alcanzado temperaturas extremadamente bajas, de apenas unos pocos milikelvin, o una centésima de grado por encima del cero absoluto (−273.15 °C).
El proyecto, Super Cryogenic Dark Matter Search (SuperCDMS), tiene como objetivo encontrar la partícula subatómica que se cree compone hasta el 85 por ciento de la masa del universo.
La temperatura se alcanzó en el corazón de lo que un comunicado de prensa emitido por SNOLAB describe como “una serie de recipientes de cobre anidados y de gran tamaño”.
El sistema incluye 24 detectores enfriados criogénicamente, fabricados con cristales de silicio y germanio ultrapuros, cada uno ligeramente más grande que un disco de hockey.
“Cuando una partícula de materia oscura golpea uno de estos cristales, produce una pequeña vibración llamada fonón, junto con una pequeña señal eléctrica”, según el comunicado de prensa. “Para detectar estas señales minúsculas, los cristales están equipados con sensores superconductores que solo funcionan cuando están extremadamente fríos.”
“Lo que diferencia a SuperCDMS de otras búsquedas de materia oscura es su bajo umbral para detectar pequeñas deposiciones de energía”, afirmó Miriam Diamond, profesora asistente del Departamento de Física y del Departamento de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Toronto, en el comunicado de prensa.
“Esto le confiere una sensibilidad exquisita a los candidatos de materia oscura de baja masa, incluidos los WIMP, las partículas similares a los axiones, los fotones oscuros y las partículas de ionización ligera.”
Alcanzar temperaturas cercanas al cero absoluto marca la culminación de años de preparación y meses de planificación detallada. Enfriar el experimento reduce el ruido térmico, el movimiento aleatorio de los átomos que puede enmascarar señales débiles.
“Cuando todo está tan frío, los cristales están básicamente en silencio”, dijo Richard Partridge, científico del Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC, en el comunicado de prensa. “Incluso los depósitos de energía muy pequeños se vuelven detectables.”
Ahora que se ha alcanzado la temperatura base, la colaboración pasará a la puesta en marcha de los detectores, un proceso de varios meses que consiste en encender, calibrar y optimizar cada canal del detector.
Una vez completado esto, SuperCDMS iniciará su primera carrera científica, que se espera que dure aproximadamente un año.
“Incluso los primeros meses de datos podrían ser suficientes para establecer límites líderes a nivel mundial en la materia oscura ligera o revelar algo completamente nuevo”, según el comunicado de prensa.
SuperCDMS también permitirá a los científicos sondear escalas de energía previamente inaccesibles gracias a su sensibilidad y potencialmente descubrir nuevos tipos de interacciones de partículas.
El experimento SuperCDMS SNOLAB es un proyecto conjunto del Departamento de Energía de los Estados Unidos, la Fundación Nacional de Ciencias de los Estados Unidos, la Fundación Canadiense para la Innovación, el Consejo de Ciencias Naturales e Ingeniería de Canadá y el Instituto Arthur B. McDonald (Canadá).
