Madrid, septiembre de 2025.- El Instituto de Física Teórica (IFT UAM-CSIC) ha acogido del 15 al 19 de septiembre el congreso Light Dark World 2025 (LDW25), un encuentro que ha reunido a alrededor de 70 investigadores de todo el mundo para debatir los últimos avances en la búsqueda de nuevas partículas más allá del modelo estándar y en el estudio de la materia oscura.
Durante cuatro días, especialistas de universidades y centros de investigación de Europa, América y Asia compartieron resultados y perspectivas sobre una de las grandes incógnitas de la física contemporánea: la naturaleza de la materia oscura, que constituye alrededor del 27% del universo y cuya composición sigue siendo un misterio; así como de partículas ligeras e invisibles, como los neutrinos, y otras partículas exóticas.
Pilar Coloma, organizadora del evento e investigadora del IFT, explica el objetivo del congreso: “Nos hemos centrado en discutir extensiones de nueva física con nuevas partículas un poco más distintas de lo habitual, siempre con partículas ligeras. Además, hemos incluido el enfoque experimental para buscar este tipo de modelos.”
Laura Molina Bueno (IFIC-CSIC) se refiere específicamente a la colaboración estrecha entre teóricos y experimentales, que resulta fundamental a la hora de hacer física: “Los teóricos nos sugieren los espacios de parámetros más interesantes para explicar cuestiones como la materia oscura o por qué los neutrinos tienen masa. Hay una variedad enorme, además, dentro de la comunidad experimental, cuyos conocimientos nos permiten usar diversos experimentos y responder en un tiempo más corto. “
Axiones: candidatos exóticos para la materia oscura
Uno de los temas centrales del congreso fue el de los axiones, partículas hipotéticas de masa extremadamente ligera y débil interacción, que podrían no solo explicar la materia oscura, sino también resolver problemas abiertos del modelo estándar.
El investigador Javier Redondo (Universidad de Zaragoza) destacó: “La naturaleza parece estar sugiriendo que, si consideramos esta partícula, podemos entender al mismo tiempo por qué nunca hemos observado ciertos efectos en los neutrones y cuál es la composición de la materia oscura. Es fascinante pensar que una sola pieza encaje en dos rompecabezas distintos”.
Además, Redondo destacó la importancia de celebrar encuentros internacionales de colaboración científica: “estas conferencias son la herramienta fundamental para intercambiar ideas, confrontarlas y generar colaboraciones que de otro modo serían imposibles. La ciencia moderna se construye en red”.
¿A punto de resolver el problema de las masas de los neutrinos?
Renata Zukanovich-Funchal, investigadora de la Universidad de São Paulo con casi 30 años de experiencia en neutrinos, explica que el gran problema actual es que no sabemos el orden exacto de las masas de los tres neutrinos. “Sabemos que tenemos tres neutrinos que tienen diferentes masas porque hemos observado oscilaciones… pero no sabemos si el tercer neutrino es en realidad el más pesado o el más ligero”, señala. Esta duda se conoce como el problema de la jerarquía de masas: puede ser “normal” (el tercero es el más pesado) o “invertida” (el tercero es el más ligero).
Para resolverlo, Renata destaca el experimento chino JUNO (Jiangmen Underground Neutrino Observatory), el detector de neutrinos más grande del mundo, que estudia neutrinos producidos en reactores nucleares. Según ella, “va a ser extremadamente preciso… van a medir decisiones que nunca hemos visto antes” y existe la esperanza de que “en 2026 lo veamos”. De confirmarse, este resultado aclararía de una vez la estructura de masas de los neutrinos, una de las incógnitas más persistentes de la física de partículas.
La investigadora se muestra optimista: “Estamos muy cerca de resolver una incógnita que llevamos décadas persiguiendo. Con el nivel de precisión que alcanzaremos, podríamos tener respuestas antes de 2026”.
Nuevos horizontes en la detección
Los grandes experimentos internacionales de detección directa, como LZ (EE. UU.) o PandaX (China), estuvieron en el centro del debate.
Según Kimberly Paladino (Universidad de Oxford), “aunque nuestros detectores están optimizados para partículas pesadas, hemos descubierto que también tienen sensibilidad en regiones más ligeras, lo que abre nuevas ventanas de búsqueda. Este tipo de encuentros es fundamental porque une a teóricos y experimentalistas: muchas veces de una conversación informal nace la próxima gran idea”.
El congreso contó con la participación de muchos jóvenes investigadores e investigadoras predoctorales. Pablo Blaco, del IFT, destacó la variedad de temas presentes en las charlas: “Siempre es curioso conocer las diferentes áreas en los sectores oscuros. Tengo ganas de conocer a gente que hace este tipo de física.”
Durante el congreso incluso se llevó a cabo una sesión de póster en la que se premió al trabajo más destacado. El ganador de la sesión fue David Alonso, investigador predoctoral en el IFT, quien presenta en su póster nuevas señales de un tipo de partícula exótica conocida como ‘action light particles’: “Investigamos un nuevo tipo de señal que se podría estudiar en unos experimentos de neutrinos llamados experimentos Cherenkov. En nuestro trabajo predecimos la posible producción de este tipo de partículas en supernovas y, dado que no hemos detectado aún estas partículas, somos capaces de poner límites en la magnitud que mide la interacción de estas nuevas partículas con el tipo de materia ordinaria, que conocemos todos.”
