Un detector instalado a casi 1.6 kilómetros de profundidad en Dakota del Sur registró una extraña interacción que los investigadores no han podido explicar con partículas conocidas. Aunque podría tratarse de una señal de materia oscura, todavía será necesario reunir más evidencia.
Una diminuta señal registrada en las profundidades de una antigua mina de oro en Dakota del Sur podría convertirse en una pista importante para resolver uno de los mayores misterios de la física: ¿de qué está hecha la materia oscura?
Científicos del experimento LUX-ZEPLIN (LZ) detectaron una interacción entre partículas que hasta ahora resulta difícil de atribuir a los procesos normales que ocurren dentro de su detector. El fenómeno presenta características compatibles con las que produciría una hipotética partícula de materia oscura conocida como WIMP, aunque los investigadores subrayan que todavía no existen pruebas suficientes para afirmar que finalmente encontraron materia oscura.
El experimento funciona en el Sanford Underground Research Facility, en la región de Black Hills, Dakota del Sur, a casi una milla —alrededor de 1.6 kilómetros— bajo tierra.
Ahí se encuentra un enorme detector que utiliza aproximadamente 10 toneladas de xenón líquido ultrapuro. Su objetivo es identificar las extremadamente raras ocasiones en las que una partícula de materia oscura podría chocar con un átomo de xenón.
Durante el análisis de 220 días de datos recopilados entre marzo de 2023 y abril de 2024, los investigadores encontraron un único evento particularmente extraño: el núcleo de un átomo de xenón recibió energía y retrocedió, produciendo una tenue señal de luz ultravioleta.
El comportamiento coincide con algunas predicciones sobre cómo podría producirse el choque de una WIMP contra la materia ordinaria.
Las llamadas partículas masivas débilmente interactuantes, o WIMP por sus siglas en inglés, son desde hace décadas una de las principales candidatas propuestas para explicar la composición de la materia oscura.
Estas partículas serían extremadamente difíciles de detectar porque prácticamente no interactuarían con la materia convencional. Millones podrían atravesar constantemente nuestro cuerpo y nuestro planeta sin producir efectos perceptibles.
Si el evento registrado por LUX-ZEPLIN realmente fue provocado por una partícula de materia oscura, los investigadores calculan que tendría una masa de al menos 200 GeV/c², equivalente a más de 200 veces la masa de un protón.
No.
Aunque la señal ha despertado entusiasmo entre los físicos, hasta ahora existe un solo evento y su significancia estadística global alcanza aproximadamente 2.6 sigma. En física de partículas suele exigirse un nivel de 5 sigma antes de anunciar formalmente un descubrimiento.
Por eso los responsables del experimento han sido especialmente cuidadosos.
El equipo continuará analizando posibles explicaciones relacionadas con el propio detector, partículas conocidas u otras fuentes de interferencia antes de atribuir definitivamente el fenómeno a materia oscura.
La materia oscura no puede observarse directamente porque no emite ni refleja luz. Sin embargo, los científicos saben que algo invisible ejerce efectos gravitacionales sobre estrellas, galaxias y grandes estructuras del cosmos.
Las estimaciones actuales indican que representa alrededor del 85% de toda la materia existente en el universo, mientras que la materia ordinaria —la que forma planetas, estrellas, personas y prácticamente todo aquello que podemos observar directamente— constituye apenas cerca del 15%.
Precisamente por eso una detección directa cambiaría profundamente la física moderna.
Por ahora, el pequeño destello registrado bajo Dakota del Sur continúa siendo apenas una pista. Pero si nuevas observaciones producen señales similares y se descartan definitivamente otras explicaciones, el experimento LUX-ZEPLIN podría estar acercando a la ciencia a identificar por primera vez uno de los componentes más abundantes y misteriosos del universo.
