Enterraron siete toneladas de xenón a 1.500 metros para cazar materia oscura: un evento raro que no encaja
El detector LUX-ZEPLIN registró un único suceso compatible con una interacción de materia oscura que los científicos no logran explicar con fondos convencionales. Aunque la señal está lejos de ser un descubrimiento, abre una puerta interesante para futuros datos.
Un experimento enterrado a casi 1.500 metros bajo tierra en Dakota del Sur acaba de entregar un resultado que los físicos no terminan de encajar. Siete toneladas de xenón líquido, escudos contra radiación y más de dos años de observación produjeron un único evento que parece compatible con algunos modelos de materia oscura, aunque todavía está lejos de ser una confirmación.
El detector se llama LUX-ZEPLIN (LZ) y es una colaboración internacional que busca WIMPs, las partículas masivas de interacción débil que se proponen como uno de los componentes de esa materia invisible que representa el 85% de la masa del universo. Sabemos que existe por sus efectos gravitatorios, pero nadie la ha detectado directamente.
Para cazarla, LZ usa xenón líquido ultra-puro. Cuando una partícula interactúa, genera dos señales de luz: un destello inicial (S1) y otra producida por electrones que son arrastrados por un campo eléctrico (S2). Comparando ambas, los científicos pueden reconstruir la energía, la posición y el tipo de interacción.
El nuevo análisis tomó datos de 220 días efectivos entre marzo de 2023 y abril de 2024, usando 4,71 toneladas de xenón como volumen fiducial. En total registraron 1.710 eventos después de aplicar todos los filtros. El panorama general se ajusta bien a la hipótesis de solo fondo. Pero cuando se mira evento por evento, uno destaca.
Ocurrió el 16 de junio de 2023 y corresponde a un retroceso nuclear de alrededor de 248 keV. Quedó mucho más cerca de la banda esperada para interacciones nucleares que de la población habitual de retrocesos electrónicos. El equipo revisó exhaustivamente si podía explicarse por radiactividad, neutrones, neutrinos, coincidencias o algún artefacto instrumental. Una de cobalto-57 había sido retirada 25 minutos antes, pero estaba del otro lado del detector y no generó población anómala. Tampoco hubo muones recientes.
Tras meses de chequeos, no encontraron una causa convencional convincente.
Eso no significa que sea materia oscura. El preprint publicado en arXiv muestra que la tensión con la hipótesis de solo fondo llega a 3,4 sigma localmente, pero al corregir por el “look-elsewhere effect” (porque probaron múltiples modelos y rangos de energía), baja a 2,6 sigma globales. Lejos de los 5 sigma que se exigen para hablar de descubrimiento en física de partículas.
Lo interesante es que este análisis amplió la búsqueda hacia energías más altas, justo donde ciertos modelos de WIMPs podrían producir señales. El evento es compatible con algunos de esos modelos, aunque el experimento no identifica la partícula ni mide su masa.
Ahora vendrán más datos. LZ sigue tomando información y versiones futuras del análisis dirán si este punto aislado gana peso estadístico o se diluye entre el ruido de fondo.
La búsqueda de materia oscura sigue siendo uno de los desafíos más grandes de la física actual. Experimentos como LZ, XENONnT o DARWIN están empujando los límites de la sensibilidad. Cada evento raro que no se explica fácilmente es una invitación a seguir mirando con más detalle.
Mientras tanto, el único evento del 16 de junio de 2023 queda como un recordatorio de que, a veces, la respuesta está escondida en un solo punto que no termina de encajar con lo que esperábamos.