Se enciende la luz cósmica: ¿Estamos más cerca de encontrar la materia oscura?

En la oscuridad total e impenetrable, a 1’600 metros bajo tierra, LUX-ZEPLIN, un sofisticadísimo aparato construido por una colaboración científica compuesta por más de 250 personas provenientes de 37 instituciones de 6 países, dedicadas a la investigación en física e ingeniería de frontera, podría haber visto lo que sería una señal de una parte importante del hasta ahora invisible 85% del universo. Sí, aunque luzca paradójico, un indicio, un destello, leve pero esperanzador, de que sí existe la que llamamos, no sin algo de ironía y tal vez como simple muestra de nuestra ignorancia, “materia oscura del universo”, acaba de aparecer como un resplandor que ilusiona a quienes se dedican a la astrofísica de partículas. La observación de ese fugaz chispazo de nueva física fue presentada en una muy reciente conferencia internacional (TeVPA 2026) que se celebró del 30 de agosto al 4 de septiembre de 2026 en la ciudad de Tendo, Japón.

Este es, prácticamente, el primer indicio en mucho tiempo de nueva física, lo que explica la excitación que se ha producido a su alrededor. Pero conviene no echar aún las campanas al vuelo y mantener el equilibrio entre entusiasmo y rigor científico

¿Pero, qué es al final de cuentas la materia oscura?

Se ha observado que cuando se mide la rotación de las galaxias, si consideramos que la gravitación se rige por la teoría de la relatividad general de Einstein, la materia que se observa no permite explicarla. Si sólo existiera la materia que vemos, las galaxias y todo el material que se encuentra entre ellas, el universo se comportaría de una manera muy diferente.

Ante esta disyuntiva, existen varias posibilidades, entre ellas: o bien la teoría de la gravitación universal está equivocada, o en el mejor de los casos es incompleta, o bien hay una cantidad enorme de materia y energía indetectable hasta ahora, casi el 85% de todo lo que debería haber, que explicaría las observaciones de expansión del universo y la mencionada rotación de las galaxias, bastante precisas y suficientemente cotejadas. La materia oscura necesaria para explicar esa rotación conformaría el 15-20% de la materia del universo (el resto del faltante 85% sería la energía oscura, que explica la expansión acelerada del universo y que no se trata en este artículo).

La solución más aceptada, ¡propuesta en 1933!, aunque no la única, para la materia oscura (que no la energía oscura), es la segunda, esto es la de la existencia de un tipo de materia que no puede observarse directamente y sólo se detecta a gran escala por sus efectos gravitacionales y que, de ser sólo así, sería imposible de detectar indirectamente en un laboratorio a escala subatómica, que es una de las mayores incógnitas de la física moderna. De ahí la comprensible algarabía del mundo científico estas últimas semanas.

¿Cómo se observa algo [prácticamente] inobservable?

La única esperanza que nos queda es que esa materia oscura también sea sensible a la fuerza nuclear débil, pues es obvio que no lo es a la electromagnética —no produce luz— ni a la otra fuerza, la nuclear fuerte, pues de serlo su interacción con una hipotética materia oscura ya habría sido observada.

Esa fuerza débil, que hace honor a su nombre, es, no obstante, importantísima pues gracias a ella, y la desintegración radioactiva que produce, por ejemplo, el sol nos proporciona su energía, que —estaremos de acuerdo— no es poca cosa. De ser así, la detección indirecta en un laboratorio de esa materia oscura ya no sería imposible —el efecto gravitacional— sino casi imposible (lo que resulte de la interacción a través de la fuerza débil). En otras palabras, sería necesaria una proeza tecnológica sin par, como la observación de las ondas gravitacionales en 2015. No en vano desde hace varias décadas se ha intentado resolver el dilema utilizando medios bastante sofisticados, sin éxito. Tal vez, el milagro acabe de ocurrir.

La dificultad reside en que cualquier posible observación indirecta en un detector de partículas (el microscopio, casi siempre gigante, que se emplea en este campo —por ejemplo en el CERN, en Ginebra, los hay que tienen  el tamaño  de un edificio de 6 pisos y pesan más que la torre Eiffel—) que sugiera la presencia de materia oscura sería tan poco probable, y estaría sumergida entre una increíblemente grande cantidad de observaciones de otros fenómenos naturales como los rayos cósmicos, que sería como buscar una aguja en un pajar del tamaño del sol.

Es por ello que los detectores de materia oscura, como los de otras fascinantes y elusivas, aunque bien conocidas, partículas: los neutrinos (en Japón hay uno a 1’000 metros bajo tierra que tiene 55’000 toneladas de agua pura que contiene aparatos de medición de alta precisión), se entierran a centenares, a veces miles, de metros bajo tierra, con lo cual toda esa roca actúa como escudo contra otras señales o ruido de fondo, haciendo un poco “menos imposible” detectar una señal indirecta de materia oscura, de haberla.

No obstante, como ya se dijo, tras décadas de intentarlo con aparatos enterrados a esas profundidades, no había sido posible observar ningún evento plausible que pudiera sugerir la presencia de una partícula de materia oscura.

El nuevo indicio detectado por el experimento LUX-ZEPLIN

¿Qué hace al LUX-ZEPLIN especial si se le compara con todos los otros detectores que han buscado, en vano, la materia oscura? Su altísima sensibilidad, mucho mayor que la de cualquier otro detector, a las señales que se espera puedan producir eventos vinculados a la interacción de partículas de materia oscura con el medio escogido (Xenón líquido a -100 grados centígrados).

En efecto, el detector está sumergido en un tanque que contiene 10 toneladas de Xenón líquido de altísima pureza. Una hipotética partícula de materia oscura que interactúe a través de esa fuerza nuclear débil (conocidas como WIMP, Weakly interacting massive particles) chocaría con un núcleo de Xenón, que al retroceder emitiría electrones y fotones, es decir luz, que sería detectada en los fotomultiplicadores de última generación que componen el detector.

Un evento de este tipo tiene una bajísima probabilidad de ocurrir, por lo que es necesario esperar un tiempo suficiente (hasta años) y tener un detector de altísima resolución, amén de los 1’600 metros de roca que lo protegen contra el ruido ambiente de los rayos cósmicos.

¿Qué fue lo que observó LUX-ZEPLIN?  Tras analizar cuidadosamente los resultados obtenidos durante casi dos años de toma de datos, equivalentes a 220 días de funcionamiento efectivo, la colaboración encontró un evento (sí, sólo uno) en el que el comportamiento de una partícula no encaja con el de la materia ordinaria y es compatible con el de una partícula de materia oscura, de las más masivas que pronostican las múltiples teorías que explican la hipotética existencia de la materia oscura.

¿Por qué tanta prudencia?

La física de partículas se rige por el comportamiento cuántico de éstas, que no es determinístico sino probabilístico. Además, la complejidad de los equipos hace que el error sistemático sea inevitable, y también la estadística tiene una incertidumbre inherente.  Por ello, detectar un evento nuevo, o una cantidad de ellos, no es suficiente para proclamar un descubrimiento, pues puede simplemente deberse al efecto del ruido de fondo o que por simple estadística surjan anomalías (falsos resultados positivos).

La regla de oro es tener suficiente cantidad de eventos para alcanzar lo que se conoce como las “5 sigmas”, es decir que el nivel de confianza estadística represente una certeza de alrededor del 99.999% de que el resultado obtenido sea real.

El evento detectado por LUX-ZEPLIN tiene una sigma de 2.6, es decir que existe aproximadamente un 0.5% de probabilidad (1 entre 200) de que la señal sea simplemente una fluctuación aleatoria del ruido de fondo conocido. Poder decir que se tiene certeza del 99.5% de que lo que vimos es lo que buscábamos es, sin duda, sorprendentemente bueno para quien no tenga experiencia en estas lides, o no acostumbre a jugar a la lotería. No obstante, en investigación es apenas un indicio, muy interesante y excitante, que deberá ser confirmado en el futuro con más datos.  Lo que sí se puede estimar es cuánto sería el tiempo probable, si se sigue tomando mediciones de la misma manera, que transcurriría antes de que se pueda excluir la observación de la materia oscura: si tras 1’000 días de observaciones (cuatro veces más de los que ha habido hasta ahora en LUX-ZEPLIN) no se ha visto ningún otro evento similar, sería casi seguro que éste haya sido una simple fluctuación aleatoria del sistema. Lo dicho: hay que conciliar excitación con prudencia.

Idealmente, otro u otros experimentos o colaboraciones científicas internacionales deberían confirmar ese hallazgo. La novedad puede provenir del uso de la IA: ahora es posible devolverse y analizar la impresionante cantidad de datos colectada en la también impresionante variedad de experimentos de todo tipo en las últimas décadas, por decirlo de alguna manera, para buscar alguna señal de una partícula con una masa similar a la “descubierta”, que habría pasado desapercibida en su momento. Eso sí que sería una novedad. ¿Por qué no?

¿Qué cambiaría si se confirmara?

De confirmarse la observación de materia oscura, estaríamos ante uno de esos descubrimientos “que obligan a reescribir los libros de texto”. Uno de los sueños del espíritu humano siempre ha sido entender cómo funciona el universo. Pues bien, este descubrimiento, de confirmase, nos permitiría conocer mejor su estructura. Podríamos, por ejemplo, entender mejor cómo se formaron las galaxias. Y, más importante aún, abriría la puerta a una nueva física más allá del modelo actual (el Modelo estándar de partículas). Una nueva era comenzaría para la investigación en física fundamental.

Bienvenida la materia oscura, de confirmarse su descubrimiento. Inchallah.

Conclusión: entre cautela y fascinación

Sabemos que somos algo ridículamente pequeño y sin importancia a escala cósmica. Sí, la humanidad es una anomalía ínfima en el baile cósmico. ¿Y qué decir si ahora resulta que somos sólo una anomalía ridícula no del 100% sino de apenas ¡el 15% del cosmos!, si fuera cierto lo de la energía y materia oscuras?,

No obstante, y para que no entremos en profunda depresión, vale pena acotar que nuestra esencia material está compuesta de electrones, protones y neutrones. Los electrones y los protones libres tienen una vida media equivalente a más de un millón de millones de millones de veces la edad del universo: son inmortales, en pocas palabras. Cada persona está entonces compuesta entonces de los protones y electrones que se formaron poco después del Big-Bang. Sí, como dijo el gran astrónomo y mejor divulgador, Huberth Reeves, ¡somos polvo de estrellas! Bellísima metáfora. No sé a ustedes, pero a mí me basta para justificar mi existencia.

Con o sin materia oscura, siempre seremos, como escribió nuestro gran Barba Jacob, “tan móviles, tan móviles, como las leves briznas al viento y al azar. Tal vez bajo otro cielo la gloria nos sonría. La vida es clara, undívaga y abierta como un mar”.

O Calderón de la Barca: “…que la vida es sueño, y los sueños [¿materia oscura?], sueños son”