Un equipo del IFCA busca materia oscura en un laboratorio bajo los Alpes

DAMIC-M es un proyecto de investigación pionero en validar cualquier modelo de materia oscura que interactúa con un electrón 

Santander, 30 de septiembre de 2025.- Un equipo de investigadores del Instituto de Física de Cantabria (IFCA, CSIC-UC) participa en el experimento DAMIC-M (DArk Matter In CCDs at Modane), un detector diseñado para abrir una nueva ventana hacia uno de los mayores enigmas del Universo: la materia oscura. El experimento, que se desarrolla en el laboratorio de Modane, en los Alpes, a 1.700 metros bajo la roca, está rastreando un tipo de materia oscura que interacciona con el átomo, y es pionero en la búsqueda de materia oscura, concretamente en su interacción con el electrón.

“Tenemos una sensibilidad récord a ciertos tipos de materia oscura, somos el experimento más sensible para este tipo de materia oscura en el mundo”, afirma Michelangelo Traina, investigador del IFCA

Dentro de la colaboración internacional de DAMIC-M, concretamente desde el IFCA la labor se centra en el diseño, preparación y cuidado de los componentes que hacen posible el experimento. “Cada paso es delicado: cualquier partícula ajena, cualquier traza de radiación, puede ocultar la señal que buscamos”, explica la investigadora Nuria Castelló Mor, responsable del monitoreo de datos.

Una cámara para escuchar lo invisible

DAMIC-M utiliza detectores CCD de silicio ultrapuro, similares a los de una cámara digital de un teléfono inteligente, pero con una sensibilidad sin precedentes. “Gracias a ellos podemos detectar perturbaciones mínimas, incluso la huella de un solo electrón, que podrían ser provocadas por partículas de materia oscura”, comenta Traina.

La apuesta es ambiciosa: mientras otros experimentos buscan partículas pesadas, DAMIC-M explora escalas más ligeras, equivalentes a una pelota de ping-pong intentando mover un grano de polvo. “Cuando la materia oscura interactúa con materia ordinaria, buscamos aquellas partículas que al chocar dejan muy poca energía. Imagina una pelota de ping pong que está chocando contra un núcleo muy masivo, nosotros buscamos cosas así de pequeñas, donde el depósito de energía son unos pocos electrones, dos, tres o cuatro electrones”, comenta la investigadora del IFCA.

El reto de reducir el ruido

Una de las partes fundamentales del experimento se concentra en lograr que el detector funcione en un entorno lo más limpio posible de cualquier partícula. “Hemos trabajado en sistemas de protección frente al radón, en el control de gases inertes como el nitrógeno y en la manipulación de módulos extremadamente delicados”, explica Traina.

Como parte de este esfuerzo, Traina ha supervisado el montaje final del sistema criogénico y la integración de los 26 módulos de CCD, que viajaron desde Canadá en un contenedor protegido por 16 toneladas de hierro, para evitar cualquier rastro de radiación.

Castelló Mor, por su parte, se encarga del monitoreo de datos y la preparación de las condiciones experimentales que aseguren que cada electrón observado pueda atribuirse a la física que se busca. “Y asegurarme de que todos los datos en bruto sean válidos para hacer un análisis científico, además de controlar la toma de datos”.

“El mensaje principal de nuestro estudio es poner en alerta a la comunidad física, ya hemos llegado hasta aquí, y ahora necesitamos más modelos que expliquen cómo se ha generado esta materia oscura que nos falta”, indica Castelló Mor.

Pioneros en un tipo de materia oscura

Hasta finales de este año se desarrollará la recogida de datos antes de “abrir la caja” y analizar los resultados. “Ya con el prototipo del experimento hemos podido excluir ciertos rangos de masa de partículas candidatas a materia oscura, y el nuevo detector multiplicará nuestra sensibilidad”, explica el investigador.

Participar en este proyecto, que ha sido publicado en la prestigiosa revista Physical Review Letters, sitúa al equipo del IFCA en primera línea de la exploración de un territorio desconocido de la física. “Somos pioneros en validar cualquier modelo de materia oscura que interactúa con el electrón”, asevera Castelló Mor.

Además, recuerda que este tipo de sensores y métodos de análisis pueden tener una segunda vida en medicina, medio ambiente, o seguridad.