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La materia oscura representa aproximadamente una cuarta parte de la energía total del universo, y su estudio se ha centrado en dos candidatos principales: los axiones ultralivianos y los fotones oscuros. Estas partículas hipotéticas son increíblemente ligeras, entre 19 y 21 órdenes de magnitud más livianas que un electrón. La mayoría de los experimentos tradicionales se llevan a cabo en laboratorios, donde se intenta convertir axiones en fotones utilizando campos magnéticos extremadamente potentes. Sin embargo, el desafío radica en la escala; incluso los imanes más potentes pueden cubrir solo áreas relativamente pequeñas.
Un grupo de investigadores de la Universidad de Kioto, la Universidad de Hiroshima y la Universidad Nihon encontró una manera innovadora de sortear esta limitación. En lugar de depender únicamente del equipo de laboratorio, se preguntaron si podían utilizar el propio entorno magnético de la Tierra como parte del experimento. "Nos preguntamos si podríamos usar la Tierra misma como un detector gigante en nuestra búsqueda", comenta Atsushi Taruya, autor principal del estudio. La cavidad entre la superficie terrestre y la ionosfera actúa como un resonador natural que amplifica las ondas electromagnéticas en el rango de masa que deseaban investigar.
Un obstáculo previo había sido que la teoría existente solo podía describir de manera confiable frecuencias por debajo de 1 Hz, dejando gran parte del rango de frecuencias potencialmente útil sin explorar. Para abordar este problema, los investigadores desarrollaron un nuevo marco teórico que incorpora la conductividad eléctrica de la atmósfera. Sus cálculos demostraron que la cavidad Tierra-ionosfera puede amplificar señales cercanas a 8 Hz y les permitió realizar predicciones confiables hasta aproximadamente 30 Hz. Además, el modelo predijo una diferencia clave entre los dos candidatos a materia oscura: las señales producidas por los axiones deberían variar según la ubicación, siendo más fuertes en el sudeste asiático, mientras que las señales de los fotones oscuros deberían ser casi uniformes en todo el mundo.
Con este nuevo enfoque, el equipo analizó alrededor de diez años de mediciones geomagnéticas recopiladas entre 2012 y 2022 por el Observatorio Eskdalemuir del Servicio Geológico Británico. Si bien se identificaron varios candidatos a señales que podrían tener un origen en la materia oscura, estas aún no han sido confirmadas, dejando abierta la puerta a futuras investigaciones en este fascinante campo.
