Inst. Física Teórica Profile picture
Centro de investigación mixto del CSIC y la UAM. Explorando los límites de las leyes de la Naturaleza ¡de lo infinitamente pequeño a lo infinitamente grande!

Oct 29, 2021, 17 tweets

El 31 de octubre se celebra el día internacional de la materia oscura #DarkMatterDay! (ya que por #Halloween salen los fantasmas 👻🎃) .
¿Sabéis que los romanos nos han ayudado a buscarla experimentalmente? Vamos por partes en un nuevo #hiloIFT...

La #MateriaOscura constituye el 83% de toda la materia en el Universo, pero aún hemos sido incapaces de averiguar de qué está hecha. Y es que detectar estas nuevas partículas no es nada fácil. ¡Atraviesan cualquier material sin apenas dejar traza!

Para intentar observar la materia oscura, los detectores han de ser extremadamente sensibles y protegerse de cualquier otro tipo de señal. Para empezar, se sitúan bajo tierra, como por ejemplo en el Laboratorio Subterráneo de Canfranc @labsubcanfranc

La superficie terrestre apantalla los numerosos rayos cósmicos producidos en la atmósfera. Podríamos pensar que esto es suficiente, pero... la radiactividad natural de la roca aún cegaría nuestros detectores.

Esta radiactividad se debe principalmente a la desintegración de isótopos radiactivos, presentes de manera natural en la roca (uranio, torio y sus cadenas de desintegración que incluyen el gas radón).

¿La solución? Rodear los detectores de material que actúe a modo de blindaje. El plomo es un elemento ideal, muy denso y con gran poder de absorción de la radiación beta. En la foto podéis ver cómo se usa en el experimento ANAIS @ANAISexperiment

Sin embargo, el blindaje mismo ha de ser extremadamente radiopuro (estar libre de isótopos radiactivos) y el plomo tiene un par de problemillas. Por una parte, de forma natural, parte del plomo (el isótopo 210) es radiactivo.

Además, los rayos cósmicos “activan” algunos isótopos radiactivos del plomo si éste se encuentra desprotegido en la superficie. Lamentablemente, estos isótopos tienen una vida media muy grande y tardan mucho en desaparecer.

¿Qué hacer? Podríamos fabricar ladrillos de plomo y protegerlos bajo tierra durante un par de milenios hasta que su radiactividad haya decrecido lo suficiente… y entonces pensar en usarlos en nuestro detector. O mejor aún….

Podemos buscar plomo fabricado hace 2000 años y que se haya mantenido protegido de los rayos cósmicos. ¿Pero quién puede haber hecho eso por nosotras?
Los romanos… sin querer.

Esto que veis aquí es un lingote de plomo fabricado por los romanos. El plomo se usaba en tuberías, monedas, etc y se transportaba en forma de lingotes por el mar Mediterráneo.

Museo Nacional de Arqueología Subacuática
Cartagena
Murcia
Roman lead ingot © Ministerio de Cultura

Lamentablemente para los romanos (y afortunadamente para nosotras) algunos barcos naufragaron (de esto saben bien en @museoarqva). ¡Este plomo ha estado dos milenios en el fondo del mar y su radiactividad es 1000 veces menor que la del plomo ordinario!

Al ser tan limpio, se usa en las capas más internas del blindaje. Al lado de los detectores propiamente dichos. Aquí podéis ver cómo se construye el blindaje en el experimento SuperCDMS @SuperCDMS

Muchos experimentos de detección directa deben su buen funcionamiento al plomo romano. Pero, ¿es legítimo usar estas piezas arqueológicas en experimentos de física?

Sólo se usa una pequeña parte de los lingotes rescatados (y se preservan aquellos con mayor valor arqueológico). Además, la comunidad física es muy consciente del valor (no sólo monetario) de estas piezas y se usan con gran responsabilidad.

Aún no hemos detectado la materia oscura, pero quizás estos nuevos experimentos logren ver estas esquivas partículas…. Alea iacta est!

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