El detector de materia oscura más sensible del mundo arroja los primeros resultados tras 60 días de pruebas
16.07.2022 13:27
Miembros del equipo LZ junto al tanque de agua después de la instalación del detector exterior.Matthew Kapust / Sanford Underground Research Facility
Científicos anunciaron los resultados obtenidos durante los primeros 60 días de pruebas realizadas con el detector de materia oscura más sensible del mundo, conocido como ‘experimento LUX-ZEPLIN’ (LZ), que se encuentra ubicado en el Centro de Investigación Subterránea de Sanford, en Dakota del Sur, a 1.609 metros de profundidad, informó el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley en California.
Según los responsables de la investigación, publicada en el servicio de preimpresión arXiv, el dispositivo está diseñado para captar materia oscura en forma de partículas masivas de interacción débil (WIMP, por sus siglas en inglés). Desde la década de 1980, los físicos creen que la materia oscura está compuesta de WIMP, ya que estas interactúan con materia ordinaria mediante la gravedad y la fuerza nuclear débil.
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Asimismo, piensan que estas partículas, que aparecieron de forma natural después del Bing Bang, deberían permanecer en cantidades suficientes para explicar la materia oscura, suponiendo que sean unas 100 veces más masivas que un protón. Con el propósito de encontrar las WIMP, los científicos diseñaron un detector para hallar núcleos de retroceso, los cuales surgen tras la interacción entre estas partículas con otros núcleos atómicos, es decir, son el resultado de una reacción nuclear.
El LZ está conformado por dos tanques de titanio que contienen alrededor de 10 toneladas de xenón líquido puro, así como dos conjuntos de tubos fotomultiplicadores que tienen la capacidad de detectar fuentes de luz débiles. El xenón reduce, en gran medida, la radiación del fondo de los tanques de titanio, protegiendo al detector.
Matthew Kapust / Sanford Underground Research Facility
En búsqueda de la materia oscura
Cuando una WIMP choca con un núcleo, el núcleo de retroceso resultante provoca un destelló de luz detectable. Adicionalmente, los electrones liberados de los átomos de xenón son enviados por un campo eléctrico hacia la parte superior del tanque, provocando otro destello de luz. Posteriormente, se hace una comparación del tamaño y el momento de los destellos para determinar los tipos de núcleo de retroceso que interactúan en el xenón.
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De acuerdo con el físico de la Universidad de California en Santa Bárbara, Hugh Lippincott, se registraron alrededor de 335 eventos de retroceso nuclear en el detector LZ. No obstante, esta cifra es aproximadamente igual a los eventos de fondo esperados de los rastros inevitables de isotopos radiactivos, como plomo-214 en el xenón y otras fuentes, por lo que Lippincot señaló que no se puede confirmar que se haya detectado alguna WIMP. Los datos se recopilaron durante un periodo de 3 meses y medio de operaciones iniciales, a finales de diciembre del 2021.
A pesar de que aún no se tienen los resultados esperados, Kevin Lesko, físico del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, comentó que es el momento de que comiencen las observaciones a gran escala, con la posibilidad de que una partícula de materia oscura colisione con un átomo de xenón en el detector en poco tiempo, ya que tanto el detector como sus sistemas están funcionando con éxito.
Matthew Kapust / Sanford Underground Research Facility
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