El sonido de la materia oscura del universo

8 minutos de lectura

Rebecca Collins, The University of Edinburgh y David Cerdeño, Universidad Autónoma de Madrid

Cada minuto, una billonésima parte de gramo de materia oscura atraviesa nuestro cuerpo. Sin embargo, no la sentimos. Estas exóticas partículas apenas interactúan con la materia de la que estamos hechos (electrones, protones, neutrones), por eso nos atraviesan y son tan difíciles de observar.

La naturaleza de la materia oscura (no emite ni absorbe luz) es uno de los mayores misterios del universo. Lo único que sabemos con certeza es que existe en enormes cantidades en el cosmos, y que no encaja en el Modelo Estándar de la física de partículas, la teoría que describe nuestro mundo en sus escalas más pequeñas.

Junto a la artista investigadora Rebecca Collins, propusimos el proyecto “Parámetros para comprender la incertidumbre”, que fue financiado por la Royal Society of Edinburgh en 2022. Como punto de partida, nos planteamos la pregunta imposible “¿Podemos escuchar la materia oscura?”. Esto abrió un proceso de investigación en prácticas creativas y en física de partículas que culminó en la exposición ‘Escuchando la materia oscura’, seleccionada por el programa ‘Artistas en el Campus’ de la Universidad Autónoma de Madrid.

Una exposición de materia oscura

Se conoce la existencia de grandes cantidades de materia oscura por sus efectos gravitacionales, comprobados en observaciones astrofísicas y cosmológicas a diferentes escalas en el universo. Pero saber que existe no basta para identificar su naturaleza.

Averiguar de qué está hecha la materia oscura es el objetivo de diversas colaboraciones internacionales, que intentan detectarla en sofisticados experimentos subterráneos. Varias de estas iniciativas tienen lugar en España, por ejemplo, en el Laboratorio Subterráneo de Canfranc, donde la densa roca del Monte Tobazo protege los experimentos del ruido de fondo que provocan los rayos cósmicos.

Para la exposición ‘Escuchando la materia oscura’ concebimos el espacio de la galería como si fuera un detector. Empleando el arte sonoro como medio, alentamos a nuestra audiencia a prestar oídos a lo desconocido, retándola a sentir esta exótica componente del cosmos.

El sonido, como medio invisible, era el protagonista principal junto con una instalación de placa arduino, Dark Matter Crossing. Esta placa registraba la cantidad exacta de materia oscura que atravesaba el espacio de la galería desde la inauguración de la exposición. Los visitantes podían poner una cifra a la masa de partículas de materia oscura que estaba cruzando la sala y su cuerpo. De este modo se hacía tangible lo desconocido.

La obra de arte sonoro Energies not Forms not Figures utilizó grabaciones de campo recogidas en nuestras visitas al Laboratorio Subterráneo de Canfranc y al Grupo de Física aplicada a la detección de astropartículas y sistemas inteligentes en la Universidad Politécnica de Valencia (en el campus de Gandía)

Creamos una partitura de texto a partir de la pieza sonora The Arrival of the Elusive Will not be Announced, basada en dibujos producidos por el grupo de investigación de Detección Directa de Materia Oscura del Instituto de Física Teórica (IFT UAM-CSIC). El texto aparecía gradualmente en la ventana del espacio de la galería, emulando el concepto de la modulación anual. https://www.youtube.com/embed/3h41HgUGbHE?wmode=transparent&start=85 Escuchando la materia oscura.

Cruzar el halo de materia oscura que engloba la Vía Láctea

En la búsqueda de la materia oscura, el papel del observador es de suma importancia. Situado en la Tierra, el espectador viaja a través del halo de materia oscura que engloba la Vía Láctea y que, de hecho, contiene más del 80% de su masa.

La estructura de este halo se determina mediante el uso de simulaciones numéricas de muchos cuerpos, ejecutadas en poderosas supercomputadoras en todo el mundo. Lejos de ser una componente suave y sin rasgos distintivos, el halo de materia oscura tiene unas propiedades muy interesantes, con zonas de mayor o menor densidad, filamentos e incluso corrientes, que son consecuencia de su historia de formación.

El movimiento de la Tierra en el halo es sumamente peculiar: dado que orbita alrededor del Sol, su velocidad con respecto al centro galáctico no es constante. Esto induce dos efectos en la señal que esperamos detectar de la materia oscura. Por una parte, se espera que el número de partículas observadas fluctúe durante el año (modulación anual). Además, se genera un viento de materia oscura en la dirección de movimiento de la Tierra.

La instalación Composing with Dark Matter se inspiró en simulaciones numéricas del halo galáctico generadas por investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid . Esta pieza, de vídeo y audio, con cancelación de ruido, ofrecía al oyente solitario un encuentro íntimo con la estructura de filamentos del halo.

Extendiendo los sentidos

Una tarde en una galería de arte contemporáneo puede ampliar y reorientar nuestra sensibilidad hacia lo desconocido.

Y así, durante el breve espacio de una sala de exposición, la expresión artística, jugando al mismo nivel que la investigación científica, permitieron sentir la materia oscura, quizá el misterio más evocador del universo que habitamos.

Rebecca Collins, Lecturer in Contemporary Art Theory, The University of Edinburgh y David Cerdeño, Investigador Distinguido Beatriz Galindo, Física de Partículas y Astropartículas, Universidad Autónoma de Madrid

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.

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