Zaragoza será el epicentro de un proyecto europeo para detectar la materia oscura mediante tecnología cuántica

• La universidad de la capital aragonesa desarrollará DarkQuantum, una investigación basada en sensores cuánticos
• Intentará ayudar a comprender ese 85% del universo del que "no tenemos ni idea"

Imagen de archivo de un ordenador cuántico.

La Universidad de Zaragoza será el epicentro del proyecto europeo DarkQuantum para el desarrollo de nuevos sensores cuánticos que ayudarán a avanzar en la detección de la materia oscura, gracias a la ayuda del Consejo Europeo de Investigación (European Research Council, en inglés).

La investigación 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 este tipo de sensores. Estará coordinará por Igor García Irastorza, catedrático de Física Atómica, Molecular y Nuclear y director del Centro de Astropartículas y Física de Altas Energías (CAPA) de esta universidad.

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 que es". "No tenemos explicación de lo que es pero sí que no puede ser ninguna de las partículas de nuestro catálogo del llamado modelo estándar", ha precisado García Irastorza.

Se cree que la materia oscura estaría compuesta de partículas masivas de débil interacción (WIMPs, por sus siglas en inglés), que a su vez atravesarían 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. De existir, se podrían transformar en fotones y viceversa en el seno de campos electromagnético. Según el investigador, los axiones son "clave" para diseñar un detector.

"Segunda revolución cuántica"

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, 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".

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.