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un nuevo experimento ha comenzado a buscar materia oscura en una antigua mina de oro en Dakota del Sur.
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LUX-ZEPLIN es una tina de 10 toneladas de xenón líquido que ahora es el detector de materia oscura más poderoso de la Tierra.
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La detección de una partícula de materia oscura resolvería un misterio fundamental de nuestro universo.
En lo profundo de una antigua mina de oro, en una tina de xenón líquido, ha comenzado una nueva búsqueda de materia oscura, la materia misteriosa que constituye aproximadamente el 85 % de toda la materia del universo.
Nadie sabe qué es exactamente la materia oscura. Los científicos saben que existe porque pueden medir la forma en que su gravedad afecta a las galaxias lejanas, pero nunca lo han detectado directamente. Ese es el objetivo de un nuevo experimento enterrado en las profundidades de Lead, Dakota del Sur: atrapar la materia oscura en el acto de interactuar con otras partículas.
El experimento se llama LUX-ZEPLIN, o LZ para abreviar. Es una tina de 10 toneladas de xenón líquido puro, equipada con detectores para captar el increíblemente débil destello de energía que vendría de una partícula de materia oscura que colisiona con un átomo de xenón. Los investigadores anunciaron el jueves que está en línea y listo para buscar nuevas partículas.
«La materia oscura sigue siendo uno de los mayores misterios de la física de partículas en la actualidad», dijo Hugh Lippincott, portavoz del equipo LZ de 250 científicos, en el transmitido en vivo anuncio.
Después de ocho años de preparación, el detector LZ funcionó como se esperaba durante una prueba de 63 días, según los investigadores, que publicaron un reporte en ese primer conjunto de datos el jueves. Ahora se están preparando para ejecutar el experimento por hasta 1000 días, comenzando a fines del verano o principios del otoño. Podrían tener resultados tempranos en algún momento de 2023, pero la observación podría continuar hasta por cinco años.
Esta no es la primera cuba de xenón líquido para buscar materia oscura, pero es la más grande y sensible. Sus nuevos datos han descartado un rango de masas para las partículas de materia oscura, y tiene suficiente sensibilidad para buscar en rangos de masas aún más bajos.
Si descubren una nueva partícula, podría conducir a una física nueva y más precisa más allá del modelo estándar que ha definido nuestra comprensión del universo desde la década de 1970. La detección de materia oscura revolucionaría nuestra comprensión más fundamental del universo.
«Todos están tratando de encontrar alguna evidencia de la física más allá del modelo estándar. Y probablemente la evidencia más fuerte que tenemos de eso es la materia oscura», dijo a Insider Aaron Manalaysay, coordinador de física del proyecto, y agregó: «Pero realmente no lo hacemos». saber lo que es».
Para detectar la materia oscura, debes establecer un escenario muy silencioso.
La materia oscura podría provenir de Partículas Masivas de Interacción Débil (WIMP), una partícula teórica que interactuaría con la gravedad y ocasionalmente, muy raramente, chocaría con partículas de materia visible. Esa es una teoría líder, pero nadie ha detectado un WIMP antes. Eso es lo principal que busca el proyecto LZ.
Podría disparar un WIMP a través de 10 millones de años luz de plomo y solo obtener una colisión, dijo Lippincott.
Afortunadamente, si existen, muchos WIMP deberían estar pasando por nosotros todo el tiempo. En 10 toneladas de átomos de xenón, debería haber colisiones regulares. El experimento solo necesita ser lo suficientemente silencioso para que la débil y fugaz señal de los WIMP no se pierda en el ruido de fondo.
«Nuestro trabajo es obtener un trozo de materia, que sea muy limpio y muy silencioso desde la perspectiva de las partículas, y en el que podamos instrumentar y detectar cuándo hubo una interacción de partículas», dijo Manalaysay.
Es por eso que los investigadores construyeron el detector LZ en la Instalación de Investigación Subterránea de Sanford, una antigua mina de oro a casi una milla bajo tierra. La ubicación lo protege del ruido de fondo. Para mayor tranquilidad, el xenón está anidado dentro de dos tanques de titanio.
La búsqueda LZ de materia oscura es un proceso de eliminación. La mayoría de sus sensores están diseñados para identificar señales que coincidan con una interacción de partículas conocida, algo que definitivamente no es materia oscura.
«Ese es realmente el nombre del juego aquí en el campo de búsqueda de materia oscura, es tener un detector grande y tener una tasa muy baja de señales de fondo», dijo Manalaysay.
Una búsqueda global de materia invisible
Debido a que tiene el tanque de xenón líquido más grande hasta el momento y debido a su ubicación tranquila, LZ es el detector de materia oscura más sensible de la Tierra. No es el único, pero será el más sensible a posibles WIMP.
En China, un experimento de xenón de 4 toneladas llamado PandaX publicó su primer resultados en diciembre.
Un experimento similar en Italia, llamado XENON1T, anunció en 2020 que había detectado una cantidad inesperadamente alta de colisiones en su última ejecución. Ninguno de ellos parece materia oscura, pero podrían apuntar a una nueva partícula diferente. Los datos de la prueba del detector LZ deberían arrojar algo de luz sobre cuáles podrían ser esas colisiones, dijo Manalaysay.
XENON1T, el equipo LZ y un gran grupo de científicos de la materia oscura en Europa, llamado DARWIN, han formado un enorme consorcio de cientos de científicos. Eventualmente, planean construir juntos un experimento gigante de materia oscura, «un experimento de xenón más para gobernarlos a todos», dijo Lippincott, aunque actualmente no hay un cronograma para ese proyecto.
Lea el artículo original en Business Insider
