Científicos encuentran una rara partícula en su búsqueda de materia oscura
La ciencia tiene importantes retos por delante, aunque quizás uno de los más llamativos sea el de conseguir observar directamente la materia oscura. Un hito que se resiste, pese a que el empeño de la comunidad dura casi un siglo. Sin embargo, no decaen los esfuerzos por radiografiar esta sustancia invisible, que constituye aproximadamente el 85 % de la masa del universo, y así cerrar una de las mayores incógnitas del universo.
Ahora, un nuevo análisis del experimento LUX-ZEPLIN (LZ) —una colaboración interna, integrada por 250 científicos e ingenieros de 39 instituciones— ha registrado una interacción de una sola partícula que los investigadores tienen grandes dificultades para explicar con las señales de fondo conocidas de la materia ordinaria.
El resultado aún no alcanza el umbral estadístico necesario para afirmar un descubrimiento, pero es el indicio más convincente de materia oscura reportado por el experimento hasta la fecha, sostienen los investigadores participantes. Un paso importante, aunque queda por confirmar si va en la línea que ellos creen y que les gustaría.
“Nos intriga mucho observar este evento en los datos, en la región donde esperamos encontrar materia oscura, y donde los fondos que compiten son muy bajos”, explica profesor de física en la Universidad de Brown y portavoz de LZ, Rick Gaitskell.
Sin embargo, Gaitskell se muestra cauto. “Con un solo evento, no queremos adelantarnos a los acontecimientos. No afirmamos haber detectado materia oscura, pero sí hemos observado algo interesante que queremos compartir con la comunidad científica para obtener su opinión”, añade en declaraciones difundidas por la universidad a través de un comunicado.
En el nuevo estudio, cuyos resultados se publicarán en línea arXiv y en la revista Physical Review Letters, los investigadores analizaron 220 días de datos recopilados entre marzo de 2023 y abril de 2024. Previamente, la colaboración había buscado en este conjunto de datos señales débiles de las interacciones WIMP más simples.
El nuevo análisis buscó un rango más amplio de posibles interacciones WIMP que pudieran depositar más energía en el detector (LZ es particularmente sensible a estas señales, a la vez que minimiza los falsos positivos).
En busca de la materia oscura
Aunque la materia oscura nunca se ha detectado directamente, sí se han encontrado indicios de su existencia a través de su gravedad. La magnitud de la curvatura de la luz al pasar cerca de grandes galaxias sugiere que estas contienen más masa de la que puede explicarse únicamente por la materia ordinaria (como estrellas y planetas).
El problema: esa masa adicional podría estar compuesta por partículas que no emiten ni reflejan luz y que interactúan muy raramente con otras formas de materia. En este sentido, sí han identificado a una partícula que formaría parte de la materia oscura: partícula masiva de interacción débil (WIMP).
La ayuda del detector LZ es fundamental. Se trata de un tanque de diez toneladas de xenón líquido ultrapuro equipado con sensores diseñados para registrar interacciones poco frecuentes entre una WIMP y los átomos de xenón en el tanque. Este opera a casi una milla bajo tierra en la Instalación de Investigación Subterránea Sanford (SURF) en Dakota del Sur.
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