El axión es una partícula subatómica hipotética. Su existencia fue propuesta de forma independiente por los físicos teóricos estadounidenses Steven Weinberg y Frank Wilczek tomando como punto de partida el mecanismo Peccei-Quinn, que fue formulado por el físico italiano Roberto Peccei y la física australiana Helen Quinn. No obstante, el nombre de esta partícula se lo debemos a Wilczek, del que hemos hablado muchas veces en Xataka debido a su responsabilidad en la formulación teórica de los cristales de tiempo.

Durante las últimas cuatro décadas los físicos han ideado varios experimentos que perseguían demostrar la existencia de los axiones, pero hasta ahora no han tenido éxito. Ni siquiera empleando durante la última década el experimento CAST (CERN Axion Solar Telescope), que fue diseñado expresamente para buscar los axiones en el centro del Sol. Los físicos teóricos que propusieron su existencia confiaban en que estas partículas podían explicar la sutil diferencia que en teoría existe entre la materia y la antimateria.

Según estos científicos debería ser posible observarlos en aquellos procesos en los que está involucrada la interacción nuclear débil, aunque no la fuerte. Si realmente existían, los axiones deberían aparecer en el centro del Sol como uno de los elementos constituyentes de la materia oscura. Esta es la razón por la que estas partículas son tan importantes. Sea como sea hasta ahora ningún experimento ha dado con ellas. Y si finalmente aparecen tendrán un impacto esencial tanto en nuestra comprensión de la física de partículas como en la cosmología.

Ahora MADMAX va a la caza de los axiones

Los físicos y los ingenieros involucrados en MADMAX (Magnetized Disk and Mirror Axion) esperan tener éxito allá donde CAST y otros experimentos no lo han tenido. Este ingenio es relativamente joven. De hecho, el CERN lo ideó en 2017 junto a otras instituciones que desarrollan investigación en el ámbito de la física de partículas, como la Universidad de Zaragoza, en España, o el Centro de Física de Partículas de Marsella, en Francia. El CERN aporta su conocimiento en el ámbito de la criogenia, los convertidores de energía eléctrica y los imanes. De hecho, es el responsable de uno de los componentes más importantes de MADMAX: el imán Morpurgo.

En la imagen de portada de este artículo podemos ver qué aspecto tiene el experimento MADMAX. A grandes rasgos está constituido por varios discos dieléctricos y un espejo de enfoque presumiblemente similar al que utilizan los telescopios. Este último elemento está alojado en una cámara de vacío que permite la toma de datos a muy baja temperatura. Por último, toda esta estructura está rodeada por Morpurgo, un enorme y veterano imán superconductor utilizado previamente en el detector ATLAS del CERN que es capaz de generar un campo magnético de nada menos que 1,6 teslas.

Durante los pasados meses de febrero y marzo los dos nuevos prototipos del experimento MADMAX recogieron datos a temperatura ambiental, y, por primera vez, también a una temperatura cercana a la del helio líquido (uno de ellos llegó a trabajar a nada menos que −263 °C). Alcanzar una temperatura tan extremadamente baja es importante debido a que el ruido térmico de fondo es más bajo que a temperatura ambiental, lo que presumiblemente incrementa la sensibilidad del experimento a los axiones.

Desde entonces los físicos involucrados en esta colaboración están analizando los datos que han obtenido, y ya han confirmado que los publicarán más adelante. Ojalá todo salga bien y tengan éxito, pero si no fuese así aún les quedará al menos otra bala en la recámara: el LHC de alta luminosidad (High-Luminosity Large Hadron Collider).

Imagen | CERN

Más información | CERN

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