WIMPs invisibles: la materia oscura juega al escondite con el detector LUX ZEPLIN

<p>
La colaboración internacional LUX ZEPLIN (LZ), que reúne a más de 200 científicos e ingenieros de 40 instituciones científicas de todo el mundo, publicó los <a href=" https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.221801&quot;&gt;primeros resultados</a> de un ambicioso experimento en la búsqueda de materia oscura. Las investigaciones se llevan a cabo en un laboratorio especialmente acondicionado en el Centro de Investigación Subterráneo Sanford, ubicado en Dakota del Sur.
</p>
<p>
El núcleo del experimento es un detector único que contiene siete toneladas de xenón líquido. En su estado natural, el xenón es un gas inerte presente en la atmósfera terrestre, pero para este experimento fue transformado a forma líquida. Cuando cualquier partícula choca con átomos de la sustancia, se genera un destello de luz instantáneo que puede ser registrado por sensores ultrasensibles.
</p>
<p>
El principal objetivo del proyecto es encontrar partículas hipotéticas de materia oscura llamadas WIMPs (partículas masivas que interactúan débilmente, por sus siglas en inglés). Estas partículas interactúan extremadamente poco con la materia ordinaria, lo que hace que su detección sea un desafío extraordinario.
</p>
<p>
Los físicos analizaron cuidadosamente cinco posibles formas de interacción de las partículas con la materia, cada una con una sólida base teórica. Es especialmente importante el hecho de que detectar un tipo específico de interacción podría indicar una estructura compleja de los WIMPs. En lugar de ser una partícula única, podrían estar compuestos por varios componentes cargados.
</p>
<p>
Uno de los líderes del proyecto, Michael Williams, destaca la pureza sin precedentes del experimento. Dentro de los equipos, se registran solo unos pocos eventos al día, lo que convierte este espacio en el entorno con menor radiación del planeta para observar rebotes nucleares. Este bajo nivel de ruido es crucial, ya que las señales de materia oscura podrían aparecer solo unas pocas veces en todo un año de mediciones.
</p>
<p>
Para diferenciar dos tipos fundamentales de señales, el equipo diseñó un sistema complejo. En un caso, una partícula rebota contra el núcleo del átomo de xenón, como una bola de billar. En el otro, un objeto desconocido expulsa un electrón de la capa externa del átomo. Aunque estos fenómenos parecen casi idénticos, el detector puede captar diferencias extremadamente sutiles.
</p>
<p>
El análisis estadístico de los datos del primer periodo de observaciones no reveló indicios claros de la materia oscura buscada. Sin embargo, durante el trabajo con el detector, los científicos mejoraron significativamente su comprensión de sus capacidades técnicas y ahora pueden medir la energía de las partículas en un rango más amplio. Según Sam Ericksen, esto no solo incrementó la sensibilidad del detector, sino que también abrió la puerta a explorar nuevas manifestaciones de materia oscura previamente inaccesibles.
</p>
<p>
En los próximos años, el detector LZ continuará recopilando datos. Los físicos esperan que el volumen creciente de información les ayude a definir con mayor precisión las propiedades de los WIMPs. "Estamos al borde de un descubrimiento fundamental o podremos descartar algunas variantes de materia oscura y centrarnos en las direcciones de búsqueda más prometedoras", <a href=" https://phys.org/news/2025-01-lz-science-constraints-dark-interactions.html&quot;&gt;señalan los investigadores</a>.
</p>