Un estudio coliderado por el IFIC-CSIC-UV plantea aprovechar las condiciones de un futuro colisionador de muones para identificar señales extremadamente débiles que podrían revelar la naturaleza de la materia oscura.
València, 22 de agosto de 2025. La materia oscura sigue siendo uno de los grandes enigmas de la física moderna: invisible para nuestros instrumentos, pero presente en el universo a través de su efecto gravitatorio, constituye alrededor del 85 % de toda la materia. A pesar de décadas de investigación, sus partículas aún no han podido identificarse, lo que ha llevado a la comunidad científica a explorar nuevas estrategias.
Un estudio internacional coliderado por José Zurita, investigador del Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV), propone un método innovador: utilizar las condiciones de un colisionador de muones, un acelerador aún en fase de diseño, para detectar señales sutiles como los llamados piones de baja energía, posibles huellas del Higgsino, partícula candidata a formar parte de la materia oscura.
Detectar lo casi indetectable
En extensiones teóricas del Modelo Estándar, el Higgsino se desintegraría en un neutralino (muy estable y con interacción extremadamente débil) y un pión de baja energía. Estas señales son tan tenues que en colisionadores como el LHC del CERN se pierden entre el “ruido” de otras interacciones. Sin embargo, un colisionador de muones, más limpio y controlado, podría registrar estas trazas sutiles.
“Se espera que el Higgsino se manifieste como una traza cargada que desaparece repentinamente al desintegrarse en una partícula neutra y un pión de baja energía, que normalmente se descarta”, explica Zurita. Detectar esas “soft tracks” abriría la puerta a confirmar la existencia de nuevas partículas y, con ellas, a comprender el sector oscuro del universo.
Un impulso a los nuevos colisionadores
El estudio no solo plantea un enfoque realista para la búsqueda de materia oscura, sino que también refuerza la relevancia de proyectos como el colisionador de muones, respaldado por organismos como el Panel de Priorización de Proyectos de Física de Partículas de EE. UU. (P5) y la Muon Collider Collaboration. Este tipo de infraestructura permitiría explorar otros misterios fundamentales, como el origen de la masa de los neutrinos, la asimetría entre materia y antimateria o la medición precisa de las propiedades del bosón de Higgs.
Investigación internacional
El trabajo, publicado en Physical Review Letters, ha sido realizado por José Zurita (IFIC, CSIC–Universitat de València), Federico Meloni (DESY, Alemania) y Rodolfo Capdevilla (Fermilab, Estados Unidos). El equipo combina experiencia en teoría y fenomenología de partículas para proponer un camino viable hacia una de las búsquedas más desafiantes de la física actual.
