Uno de los grandes enigmas científicos que todavía queda por resolver es la existencia de la materia oscura. Simples argumentos gravitacionales permiten deducir que la mayor parte de la masa del Universo, alrededor del 85%, es debida a una materia no luminosa de tipo desconocido. Todo esto tiene profundas implicaciones, como por ejemplo que nosotros no estamos hechos de la misma materia que constituye la mayor parte del Universo.

Todas las partículas que se han propuesto como candidatas a constituir la materia oscura implican la existencia de nueva física. Éste es el caso por ejemplo del neutralino, del sneutrino o del gravitino, partículas predichas por la extensión supersimétrica del actual modelo estándar de la física de partículas. Otros tipos de candidatas también han sido propuestos.

La meta principal del proyecto es contribuir a la identificación y detección de la materia oscura. Para alcanzar este fin, nos proponemos:

1. Analizar en detalle los candidatos más plausibles a constituir la materia oscura,
2. Investigar cómo se forman los halos galácticos de materia oscura y
3. Contribuir al desarrollo de experimentos para detectar la materia oscura.

Numerosos grupos en todo el mundo están llevando a cabo experimentos de búsqueda de materia oscura. Dichos experimentos son cada año más eficaces. La materia oscura podría ser detectada directamente en laboratorios subterráneos a través de su interacción elástica con los núcleos de los materiales que se usan en los detectores. Los grupos españoles que pertenecen a este proyecto participan en los experimentos ANAIS y ROSEBUD en el Laboratorio de Canfranc y en el proyecto europeo a largo plazo EURECA.

Existen también métodos prometedores para la detección indirecta de la materia oscura a través del análisis de sus productos de aniquilación en el halo galáctico o en el Sol, como los rayos gamma, la antimateria y los neutrinos. Con este propósito se utilizan telescopios atmosféricos, satélites y telescopios de neutrinos. Nuestros grupos participan en colaboraciones internacionales tales como el telescopio de neutrinos ANTARES y su extensión futura KM3NeT, el observatorio MAGIC de rayos gamma y su extensión futura CTA, el obsevatorio de rayos cósmicos AUGER, el experimento JEM-EUSO proyectado para la Estación Espacial Internacional, y también tenemos como objetivo contribuir al análisis de los resultados de satélites como FERMI y PAMELA.

Por otro lado, el inminente comienzo del acelerador de partículas más grande y de mayor energía del mundo , el LHC situado en Ginebra, proporcionará información sobre la naturaleza de la física de partículas a alta energía. Dado que la mayor parte de las partículas candidatas a materia oscura pueden ser creadas precisamente a esas energías, la combinación de los datos del LHC con los proporcionados por búsquedas directas e indirectas, usando un método de análisis de multimensajeros, será una herramienta crucial en su identificación.

Por último, la colaboración internacional SDSS-III, donde MultiDark participa, está llevando a cabo el survey espectroscópico de oscilaciones acústicas bariónicas BOSS. BOSS proporcionará medidas precisas de la agrupación de galaxias a pequeña y a gran escala, capaz de aportar restricciones muy importantes al contenido de materia y energía del Universo. Además estudiará las propiedades de los halos de materia oscura, y pondrá una fuerte restricción a la masa de los neutrinos y la materia oscura templada.

Consideramos por tanto que éste es el momento adecuado para apoyar firmemente los esfuerzos conjuntos de los físicos experimentales y teóricos, astrofísicos y cosmólogos españoles para llevar a cabo esta tarea desde una perspectiva multidisciplinar.