La Universidad de Zaragoza será el epicentro del proyecto europeo DarkQuantum para el desarrollo de nuevos sensores cuánticos para avanzar en la detección de la materia oscura, que dirigirá el investigador Igor García Irastorza gracias a una ayuda de cuatro millones de euros del tipo «Synergy Grant», la primera que recibe la institución.
Se trata de una de las ayudas mejor dotadas y más competitivas del Consejo Europeo de Investigación (European Research Council, ERC) y «una de las más difíciles de conseguir», como ha explicado en rueda de prensa el rector de la Universidad de Zaragoza, José Antonio Mayoral.
La investigación, que coordinará García Irastorza, catedrático de Física Atómica, Molecular y Nuclear y director del Centro de Astropartículas y Física de Altas Energías (CAPA) de la Unizar, se prolongará durante seis años y permitirá a los investigadores trabajar con la última tecnología cuántica que se está desarrollando en el mundo para desarrollar estos sensores.
Ciencia básica
Se trata, ha explicado el investigador, de «un proyecto de ciencia básica para resolver incógnitas de la naturaleza» y ha recordado que «cualquier proyecto en el pasado ha tenido consecuencias en avances tecnológicos, cambios paradigmáticos que permiten abrir nuevas vías y aplicaciones difíciles de descubrir».
No obstante, ha admitido que «dilucidar una parte del universo que es cinco veces más grande que el universo conocido no se puede prever», pero ha avanzado que el resto de los miembros del equipo (Takis Kontos de la École Normale Supérieure de Paris, Sorin Paraoanu de la Universidad Aalto en Finlandia y Wolfgang Wernsdorfer del Instituto Tecnológico de Karlsruhe de Alemania) son «líderes en tecnologías cuánticas que están teniendo un impacto en la sociedad y es probable que con este proyecto también se logre un impacto».
Y es que aunque la materia oscura se puede cartografíar en el universo, «no tenemos ni idea de lo qué es.. no tenemos explicación de lo qué es pero sí que no puede ser ninguna de las partículas de nuestro catálogo del llamado modelo estándar», ha precisado García Irastorza.
Un desconocimiento que, ha apuntado, les ha hecho impulsar líneas de investigación muy motivadas. «Sospechamos que hay más física de ese modelo estándar, lo que se hace es lanzar hipótesis y diseñar experimentos que puedan detectar esas partículas», ha explicado.
Las hipótesis y los axiones
Se cree que la materia oscura estaría compuesta de partículas masivas de débil interacción (WIMPs, por sus siglas en inglés), que estarían atravesando la Tierra en grandes cantidades sin prácticamente interactuar con el planeta. Esta es una teoría que está detrás de la mayoría de experimentos llevados a cabo en laboratorios subterráneos como el de Canfranc, así como de muchas de las investigaciones del Gran Colisionador de Hadrones (LHC), el acelerador del CERN en Ginebra.
La hipótesis alternativa es la de los axiones, partículas neutras, muy ligeras y que interaccionan muy débilmente con la materia ordinaria que, de existir, se podrían transformar en fotones y viceversa en el seno de campos electromagnéticos y que, según el investigador, son «clave» para diseñar un detector.
La investigación se apoya asimismo en la «llamada segunda revolución cuántica», tecnologías que permiten la construcción de sistemas que son «ultrasensibles a cantidades ínfimas de radiación electromagnética, con un ruido de fondo mucho más bajo que las tecnologías convencionales».
En el caso de que la hipótesis del axión como materia oscura sea cierta, el proyecto, ha asegurado Gracía Irastorza, «tiene opciones de hacer un descubrimiento de primer nivel con implicaciones en Física de partículas, Cosmología y Astrofísica».
No obstante, el rector ha reconocido que será «difícil descubrir cuál será su aplicación en el futuro» porque se trata de investigaciones que «están en el límite de la ciencia».
Laboratorio Subterráneo de Canfranc
En DarkQuantum se desarrollarán nuevos sensores de fotones basados en avances recientes, similares a los que permiten ahora construir los bits cuánticos (o “qubits”) que componen los primeros ordenadores cuánticos y que se instalarán en dos experimentos que buscarán axiones de materia oscura con una sensibilidad inédita hasta ahora.
Uno de ellos se planea instalar en el Laboratorio Subterráneo de Canfranc, y será el primer experimento de este tipo bajo tierra y el segundo dentro del imán BabyIAXO, actualmente en construcción como parte del Observatorio Internacional de Axiones (IAXO), en el DESY de Hamburgo, proyecto liderado por Irastorza para el que ya recibió financiación del ERC en 2018.
Redacción
