Si el proyecto planeado por SLAC, el Experimento de Materia Oscura Clara (LDMX), recibe financiación (se espera una decisión del Departamento de Energía en el próximo año), buscará materia oscura clara. El experimento está diseñado para acelerar electrones hacia un objetivo hecho de tungsteno en la Estación Final A. En la gran mayoría de las colisiones entre un electrón en velocidad y un núcleo de tungsteno, no sucederá nada interesante. Pero rara vez (del orden de una vez cada 10.000 billones de impactos, si existe materia oscura ligera) el electrón interactuará con el núcleo a través de la fuerza oscura desconocida para producir materia oscura ligera, drenando significativamente la energía del electrón.
Esos 10.000 billones son en realidad el peor escenario para la materia oscura ligera. Es la velocidad más baja a la que se puede producir materia oscura para igualar las mediciones de reliquias térmicas. Pero Schuster dice que la materia oscura ligera podría surgir en más de uno de cada 100 mil millones de impactos. Si es así, entonces con la tasa de colisión planificada del experimento, “es una cantidad excesiva de materia oscura que se puede producir”.
Nelson dijo que LDMX necesitará funcionar durante tres a cinco años para detectar o descartar definitivamente la materia oscura luminosa reliquia térmica.
Materia Oscura Ultraligera
Otros cazadores de materia oscura tienen sus experimentos ajustados para un candidato diferente. La materia oscura ultraligera es similar a un axión, pero ya no está obligada a resolver el problema de la CP fuerte. Debido a esto, puede ser mucho más liviano que los axiones ordinarios, tan livianos como 10 milmillonésimas de billonésima parte de la masa del electrón. Esa diminuta masa corresponde a una onda con una longitud de onda enorme, tan larga como una pequeña galaxia. De hecho, la masa no puede ser más pequeña porque si lo fuera, las longitudes de onda aún más largas significarían que la materia oscura no podría concentrarse alrededor de las galaxias, como observan los astrónomos.
La materia oscura ultraligera es tan increíblemente minúscula que se cree que la partícula de fuerza oscura necesaria para mediar en sus interacciones es masiva. “No se ha dado ningún nombre a estos mediadores”, dijo Schuster, “porque está fuera de cualquier posible experimento. tiene que estar alli [in the theory] por coherencia, pero no nos preocupamos por ellos”.
La historia del origen de las partículas ultraligeras de materia oscura depende del modelo teórico particular, pero Toro dice que habrían surgido después del Big Bang, por lo que el argumento de la reliquia térmica es irrelevante. Hay una motivación diferente para pensar en ellos. Las partículas se derivan naturalmente de la teoría de cuerdas, candidata a la teoría fundamental de la física. Estas débiles partículas surgen de la forma en que seis diminutas dimensiones podría estar enrollado o “compactado” en cada punto de nuestro universo 4D, según la teoría de cuerdas. “La existencia de partículas ligeras parecidas a axiones es fuertemente motivado por muchos tipos de compactaciones de cuerdas”, dijo Jessie Shelton, física de la Universidad de Illinois, “y es algo que deberíamos tomar en serio”.
En lugar de intentar crear materia oscura utilizando un acelerador, los experimentos que buscan axiones y materia oscura ultraligera escuchan la materia oscura que supuestamente nos rodea. Según sus efectos gravitacionales, la materia oscura parece estar distribuida más densamente cerca del centro de la Vía Láctea, pero uno estimar sugiere que incluso aquí en la Tierra, podemos esperar que la materia oscura tenga una densidad de casi la mitad de la masa de un protón por centímetro cúbico. Los experimentos intentan detectar esta siempre presente materia oscura utilizando potentes campos magnéticos. En teoría, la etérea materia oscura absorberá ocasionalmente un fotón del fuerte campo magnético y lo convertirá en un fotón de microondas, que un experimento puede detectar.