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Unas hebras de ADN podrían ayudar a resolver el misterio de la materia oscura. Un detector de nueva propuesta tiene como objetivo usar el ADN para resolver los resultados contradictorios de los actuales detectores de materia oscura.

La materia oscura se cree que representan alrededor del 85 por ciento de la materia total  en el universo. Los principales sospechosos son las llamadas «partículas masivas de interacción débil (WIMP)», que son inmunes a las fuerzas electromagnéticas y nucleares fuertes. En teoría, las WIMP´s interactuan con la materia normal sólo a través de la gravedad y la fuerza nuclear débil.

Los intentos de detectar WIMP en la Tierra han proporcionado resultados contradictorios. En el ámbito positivo, dos experimentos – Cogent en Soudan, Minnesota (EE.UU.), y DAMA / LIBRA en el Gran Sasso (Italia), han visto partículas oscuras que golpean a sus detectores de materia más supuestos en junio que en diciembre. Todo lo demás es igual, el exceso se atribuye a la velocidad relativa de la Tierra a través del mar de la materia oscura que llena nuestra galaxia. En junio, la Tierra se está moviendo en la misma dirección que el sol y por lo tanto se encuentra con un «viento de frente» de la materia oscura, dice la teoría. En diciembre, la Tierra en su órbita alrededor del sol, se está moviendo en sentido opuesto.

Pero, sobre todo, otros experimentos más grandes y más sensibles, tales como CDMS-II y XENON100, no han visto ninguna de tales partículas. Una forma de resolver el conflicto sería detectar la direccionalidad de partículas de materia oscura, para ver si efectivamente están alineados con la dirección del movimiento del sol a través de la galaxia, como lo requiere DAMA / LIBRA.

Ahora Andrzej Drukier de Biotraces – una empresa de biotecnología con sede en Herndon, Virginia – y un grupo de cosmólogos y bioquímicos sugieren que el ADN podría ayudar a romper el callejón sin salida.

Su detector propuesto consta de una hoja de un metro cuadrado de lámina de oro y un «bosque» de una sola capa en suspensión por debajo de moléculas de ADN en un conjunto ordenado, al igual que las cerdas de un cepillo de dientes. Cuando un WIMP golpea un átomo de oro en el papel de aluminio,  sería desalojar un núcleo de oro y enviar su impulso  a través de la matriz, con la ruptura de las cadenas de ADN a lo largo de su trayectoria. Las partículas energéticas como los rayos cósmicos se ha demostrado que chocan y se rompen con hebras de ADN, aunque WIMPs tienen una energía mucho menor.

Las cadenas de ADN rotas se reunierán, posteriormente amplificadas y analizadas para determinar exactamente donde se rompió cada cadena. Dado que la secuencia de bases que forman cada hebra de ADN es bien sabida, la ubicación del corte en cada hebra – y por lo tanto la trayectoria del núcleo de oro – podrían ser rastreados en el rango de un nanómetro en tres dimensiones, alrededor de 1000 veces mejor resolución que los detectores actuales.

«La resolución más alta significa que tendríamos más datos de eventos WIMP», afirma el miembro del equipo George Church, de la Universidad de Harvard.

Dicha resolución 3D permitiría a los cosmólogos inferir tanto  la energía y la dirección de un WIMP, que a su vez podría confirmar la existencia de la predicción de viento «WIMP» creado por el movimiento del sistema solar a través de la galaxia.

Un detector basado en ADN también tiene otras ventajas,  afirma. Se puede operar a temperatura ambiente, en oposición a cerca del cero absoluto para detectores de corriente. Y al cambiar el material de la lámina,  se puede ajustar para buscar partículas de diferentes energías, incluidas las WIMPs al parecer detectadas por Cogent y DAMA / LIBRA. El equipo ahora está probando la viabilidad del diseño.

El miembro del equipo  COGENT Juan Collar de la Universidad de Chicago, quien no está involucrado con la propuesta, dice que un detector de WIMP basado en el ADN es intrigante. «La detección direccional de la materia oscura es el santo grial en nuestro campo», afirma.

Fuente: arXiv:1206.6809v1