El experimento LUX-ZEPLIN (LZ), que busca desentrañar los misterios de la materia oscura, ha llevado a cabo su primera ronda de experimentación, cuyos resultados han sido recientemente publicados en la revista Physical Review Letters. Este esfuerzo científico, que involucra a más de 200 investigadores de 40 instituciones en todo el mundo, tiene como objetivo primordial la detección de partículas masivas débilmente interactivas (WIMPs), consideradas candidatas a componer la materia oscura del universo.
En esta primera fase de experimentación, el equipo del LZ ha conseguido establecer nuevas limitaciones sobre las interacciones entre la materia oscura y otras partículas. Según Sam Eriksen, coautor del estudio, «no hay razón para asumir que la materia oscura interaccionará con la materia normal de la manera más simple, por lo que es fundamental considerar interacciones más complejas». Esto implica que las teorías sobre la materia oscura podrían necesitar revisiones significativas a medida que se obtienen nuevos datos.
Resultados y avances del experimento LZ
El detector LZ, ubicado en las instalaciones de investigación subterráneas de Sanford en Dakota del Sur, contiene 7 toneladas de xenón líquido. Este elemento, presente en la atmósfera terrestre, es clave para la detección, ya que cuando una partícula interfiere con el xenón, produce un destello de luz que los investigadores pueden analizar. Michael Williams, otro de los coautores, señaló que, a pesar de que la búsqueda es extremadamente rara, «estamos buscando algo que solo esperamos encontrar unas pocas veces al año». Para ello, el equipo utiliza un análisis estadístico que les permite diferenciar las interacciones de la materia oscura de las interacciones de la materia regular.
Aunque en esta primera búsqueda no se detectaron señales de materia oscura, los resultados han permitido restringir propiedades de la misma, lo que a su vez contribuye a refinar las teorías existentes. «Muchos de los tipos de señales que buscamos en este trabajo no habían sido explorados previamente», comentó Williams. A medida que el experimento avanza, se espera que estos datos ayuden a los físicos teóricos a modelar mejor el comportamiento de la materia oscura, incluyendo las características de los WIMPs.
El equipo del LZ continuará recolectando datos en los próximos años, lo que podría llevar a establecer restricciones aún más precisas sobre las interacciones de los WIMPs. Eriksen concluyó que «hemos mejorado significativamente nuestra comprensión del detector, lo que nos permite abrir la puerta a la posibilidad de detectar nuevos tipos de interacciones de materia oscura». A medida que se acumulan más eventos para analizar, el equipo se vuelve más sensible a cualquier interacción que pueda indicar la presencia de materia oscura, con la esperanza de realizar un descubrimiento revolucionario o, en su defecto, descartar más tipos de materia oscura.
Más información:
J. Aalbers et al, «Constraints on Covariant Dark-Matter–Nucleon Effective Field Theory Interactions from the First Science Run of the LUX-ZEPLIN Experiment», Physical Review Letters (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.221801.
