La materia oscura, uno de los mayores enigmas de la cosmología moderna, no emite ni absorbe luz, lo que la hace invisible a nuestros telescopios. Sin embargo, los astrónomos estiman que constituye cerca del 85 % de la materia del universo, deduciendo su existencia por sus efectos gravitacionales en la rotación de galaxias, la formación de cúmulos y la distribución de materia a gran escala.

Durante décadas, los científicos han intentado detectar partículas de materia oscura mediante experimentos que buscan señales de colisiones con núcleos atómicos en detectores ultrasensibles. Sin embargo, un análisis conjunto de los experimentos ANAIS-112 (España) y COSINE-100 (Corea del Sur) ha desafiado la única señal persistente que, hasta ahora, parecía indicar una detección directa: la reportada por el experimento DAMA/LIBRA.

El caso DAMA/LIBRA y su enigmática variación anual

En 1997, el experimento DAMA/NaI, sucedido por su versión mejorada DAMA/LIBRA, reportó un hallazgo intrigante. Usando cristales de ioduro de sodio (NaI) en un laboratorio subterráneo para minimizar la interferencia de rayos cósmicos, ambos detectaron una variación estacional en la tasa de eventos: un aumento en verano y una disminución en invierno.

Esta oscilación, conocida como modulación anual, parecía consistente con la hipótesis de que la Tierra, al orbitar el Sol, atraviesa un “viento” de materia oscura que rodea nuestra galaxia. En ciertos meses, el movimiento de la Tierra se alinea con el del Sol, aumentando el flujo de partículas de materia oscura que impactan el detector; en otros, el efecto se reduce. Durante más de dos décadas, esta señal se mantuvo estable, llevando a algunos físicos a considerarla la primera detección directa de materia oscura.

Sin embargo, otros experimentos, que empleaban materiales y técnicas distintas, no encontraron señales compatibles. Esto generó escepticismo en la comunidad científica, que comenzó a sospechar que la modulación de DAMA/LIBRA podría deberse a un efecto ambiental o instrumental no identificado.

La réplica de ANAIS-112 y COSINE-100

Para resolver esta controversia, los experimentos ANAIS-112, en el Laboratorio Subterráneo de Canfranc (España), y COSINE-100, en el Laboratorio Subterráneo de Yangyang (Corea del Sur), fueron diseñados para replicar la búsqueda de DAMA/LIBRA. Ambos utilizaron cristales de NaI, como DAMA, pero incorporaron mejoras técnicas para reducir el ruido de fondo y aumentar la sensibilidad. Tras varios años de recolección de datos, analizaron si sus detectores registraban la misma modulación anual.

Los resultados fueron claros: ni ANAIS-112 ni COSINE-100 observaron variaciones significativas en las tasas de detección que coincidieran con la señal de DAMA/LIBRA. Al combinar sus datos, los investigadores concluyeron, con una confianza estadística superior al 99,999 %, que la señal de DAMA no puede atribuirse a interacciones de partículas de materia oscura. Este hallazgo descarta la interpretación de materia oscura para la señal de DAMA/LIBRA.

Implicaciones para la física

Este resultado no implica que la materia oscura no exista. Su presencia sigue siendo crucial para explicar fenómenos cosmológicos, como la formación de galaxias y la dinámica de cúmulos. Sin embargo, los datos de ANAIS-112 y COSINE-100 indican que la modulación de DAMA/LIBRA probablemente se debe a otra causa, como radiación ambiental no identificada o efectos sistemáticos en los detectores.

La investigación sugiere que la materia oscura podría tener propiedades distintas a las asumidas, quizás interacciones aún más débiles que las que los detectores actuales pueden captar. Este revés impulsa a la comunidad científica a explorar nuevas estrategias, desde detectores más avanzados hasta modelos teóricos alternativos, para desentrañar el enigma de la materia oscura.

Un recordatorio de la actitud científica

Este episodio subraya un principio fundamental de la ciencia: un resultado, por intrigante que sea, debe ser reproducido de forma independiente para considerarse válido. La señal de DAMA/LIBRA, que durante años alimentó debates en la física de partículas y la cosmología, ha sido cuestionada con solidez por ANAIS-112 y COSINE-100. Lejos de ser un final, este resultado abre nuevas puertas para investigar uno de los mayores misterios del universo, con la promesa de descubrimientos que podrían revolucionar nuestra comprensión del cosmos.

Referencia:

COSINE-100 Collaboration & ANAIS-112 Collaboration (2025) Combined Annual Modulation Dark Matter Search with COSINE-100 and ANAIS-112 Phys. Rev. Lett. doi: 10.1103/9j7w-qp1c