La materia oscura es una sustancia misteriosa que parece impregnar el universo, pero detectarla es difícil porque no interactúa con la materia regular muy a menudo. Los científicos tienen una lista de partículas con las que están trabajando como posibles sospechosos, y ahora esa lista es un poco más corta. Los experimentos en el CERN han descartado algunos tipos de fotones oscuros, acercándonos más a encontrar la elusiva materia oscura.

Décadas de observaciones astronómicas han demostrado que hay mucha más masa ahí fuera que sólo lo que podemos ver. Doblada materia oscura, esta masa extra es efectivamente invisible para nosotros, sólo observada a través de sus interacciones gravitacionales con la materia y la luz normales. Para cada partícula hipotética que podría ser responsable, hay muchos experimentos dedicados a tratar de detectarlos, pero hasta ahora todos han quedado vacíos.

Una de las principales partículas candidatas es el fotón oscuro. Los fotones regulares son partículas elementales que actúan como portadores de la fuerza electromagnética, constituyendo luz y ondas de radio. Se piensa que la influencia de la materia oscura podría ser el resultado de una nueva fuerza, llevada por una hipotética partícula llamada el fotón oscuro.

Mientras que experimentos como el HADES en Alemania no han reportado ningún éxito en la caza de esta partícula en el pasado, eso no impidió que los científicos del CERN tuvieran otra mirada con un experimento llamado NA64. Usando el acelerador Super Proton Synchrotron (SPS), este experimento involucró la voladura de un haz de electrones de 100-GeV en un blanco y el análisis de lo que se produjo.

Por supuesto, si se crearan fotones oscuros en las explosiones, serían invisibles, pero los científicos pueden detectarlos de otras maneras. Un fotón oscuro producido ignoraría las paredes del experimento y flotaría en el éter – llevando consigo un poco de energía. Ya que el equipo sabe cuánta energía debería estar presente en las secuelas, si hay algo menos que eso, pueden decir que se crearon fotones oscuros.

El equipo de NA64 analizó los datos recogidos entre 2016 y 2018, que totalizaron cerca de cien mil millones de colisiones de electrones. Y entre todo eso, no había señales de fotones oscuros.

Esto no necesariamente descarta la existencia de fotones oscuros como un todo – en cambio, simplemente significa que no existen dentro del rango de energía que este experimento estaba probando. De estos resultados, los investigadores concluyen que la interacción entre los fotones y los fotones oscuros puede ser mucho más débil de lo que se pensaba anteriormente.

Esto significa que los fotones oscuros con una masa de 1 MeV interactúan con un electrón con una fuerza que es al menos 100.000 veces más débil que la fuerza electromagnética que lleva un fotón. Para un fotón oscuro con una masa de 200 MeV, esa diferencia es al menos 1.000 veces menor.

Estos nuevos y más estrictos límites ayudan a los científicos a afinar la búsqueda. Los límites aún más estrictos -e idealmente, una detección- podrían producirse cuando el SPS vuelva a estar en línea después de su actualización, prevista para 2021.