Cerca de una milla debajo de Black Hills en Dakota del Sur se ubica un bote lleno con el elemento Xenón, enfriado lo suficiente para que esté en estado líquido. La lata es el detector Large Underground Xenon (LUX) -El Gran Detector bajo Tierra de Xenón- el detector más sensible para detectar la materia obscura del mundo. Pero los resultados de un nuevo análisis de la contribuciones del LUX ha dejado perplejos a los científicos acerca de la sustancia que ha guiado la formación de estrellas y galaxias desde que el cosmos comenzó:materia obscura.
Desde la década de los 30, los científicos han sabido que allí había algo inexplicable acerca de los cielos. El astrónomo Suizo Fritz Zwicki estudió el cúmulo estelar de Coma, un grupo de cerca de mil galaxias que se mantienen unidas mediante sus interacciones gravitatorias. Había solo un problema: las galaxias se estaban moviendo tan rápido que la gravedad no debería ser capaz de mantenerlas juntas. El cúmulo debería haberse dispersado. En la década de los 70, los astrónomos Vera Rubin y su colaborador Kenneth Ford estudiaron la proporción de la rotación de las galaxias individualmente y llegaron a la misma conclusión. Allí parecía que no había una manera que la materia observada en el contenido de cada galaxia pudiera generar suficiente gravedad para mantener a sus estrellas en sus órbitas estables.
Estas observaciones, combinadas con muchas otras siguiendo diferentes métodos de investigación, llevaron a los científicos a considerar posibles explicaciones. Estas explicaciones incluían la posibilidad de que las bien conocidas leyes de Newton sobre el movimiento podrían estar equivocadas, o que nuestro entendimiento de la gravedad necesitaba ser modificado. Las dos propuestas, han sido largamente descartadas.
Otra idea fue que allí había alguna forma de materia invisible que estaba generando más gravedad. La ideas se centraron en la posibilidad de agujeros negros, enanas marrones o multitud de planetas vagando por el cosmos, pero esas explicaciones se han descartado. Usando un proceso inflexible de eliminación a la manera de Sherlock Holmes, ha llevado a que los astrónomos crean en la explicación de que todas las anomalías gravitacionales se explican en que debe haber algún tipo de nueva y sin descubrir materia en el universo la cual Zwicky en 1933 llamó en su idioma materno "dunkle materie," o materia obscura. -materia misteriosa: dark tiene ambas traducciones y ambas apropiadas-
Por décadas los científicos han tratado de trabajar con las propiedades de la materia obscura y así, mientras no sabemos todas las cosas,conocemos bastante. A partir de observaciones astronómicas, sabemos que hay cinco veces más materia obscura en el universo que todos los “billones y billones” de estrellas citada en parte por la frase de Carl Sagan. También sabemos que la materia obscura no tiene carga eléctrica, de otra forma interaccionaría con la luz y así podríamos haberla visto. De hecho, por un proceso de eliminación, sabemos que la materia obscura no es ninguna forma de materia conocida. Esto es algo nuevo. De esto, los científicos están seguros.
Sin embargo los científicos están menos seguros acerca de los detalles.
Por décadas hasta hoy, la idea teórica más popular fue que la materia obscura era un WIMP un acrónimo para Weakly Interacting Massive Particle -Partícula Masiva de Interacción Débil. Un WIMP tendría una masa en el rango de 10 o quizás 100 veces más peso que el conocido protón. Era una partícula parecida a un neutrón pesado (pero definitivamente no era un neutrón), era masivo, eléctricamente neutral, y largamente estable en las escalas de tiempo de la existencia del universo.
El WIMP fue popular principalmente por dos razones.
En primer lugar, cuando los cosmólogos modelaron el Big Bang e incluyeron los WIMPs en los cálculos, esta partícula participó activamente en la fases tempranas del nacimiento del universo pero, en la medida en que el universo se expandía y enfriaba, el espacio entre ellas era suficiente mente grande para que ellas interaccionaran unas con otras deteniendo la expansión del universo. Cuando los científicos calcularon cuanta masa debería estar relacionada con estas antiguas WIMPs, ellos hallaron que eran cinco veces la cantidad de masa ordinaria, exactamente la cantidad de materia obscura gravitatoriamente observada por los astronómos.