Actualizado 22/05/2017 11:07 CET

'Silencio' récord para escuchar la débil voz de la materia oscura

Instalación XENON1T
ROBERTO CORRIERI Y PATRICK DE PERIO

   MADRID, 22 May. (EUROPA PRESS) -

   Los científicos de XENON1T, el experimento más sensible de materia oscura en el mundo, bajo una montaña en Italia, han presentado los primeros resultados de operación durante un corto periodo de 30 días.

"La mejor noticia es que el experimento continúa acumulando datos excelentes, lo que nos permitirá probar muy pronto la hipótesis WIMP (unas partículas hipotéticas que podrían explicar el problema de la materia oscura) en una región de masa y sección transversal con átomos normales como nunca antes", dice Elena Aprile, profesora de la Universidad de Columbia y portavoz del proyecto.

   La materia oscura es uno de los constituyentes básicos del universo, cinco veces más abundante que la materia ordinaria. Varias mediciones astronómicas han corroborado la existencia de materia oscura, llevando a un esfuerzo mundial para observar las interacciones de partículas de materia oscura con materia ordinaria en detectores extremadamente sensibles, lo que confirmaría su existencia y arrojaría luz sobre sus propiedades.

   Sin embargo, estas interacciones son tan débiles que han escapado de la detección directa, obligando a los científicos a construir detectores cada vez más sensibles.

   La Colaboración XENON, que con el detector XENON100 lideró el campo durante años en el pasado, ahora está de vuelta en primera línea con el experimento XENON1T. El resultado de una primera prueba corta de 30 días muestra que este detector tiene un nuevo nivel bajo de radioactividad, muchos órdenes de magnitud por debajo de los materiales circundantes en la Tierra. Con una masa total de unos 3.200 kilos, XENON1T es el detector más grande de este tipo jamás construido. La combinación de un tamaño significativamente mayor con un fondo mucho más bajo implica un excelente potencial de descubrimiento de materia oscura en los próximos años.

   La Colaboración XENON está compuesta por 135 investigadores de los Estados Unidos, Alemania, Italia, Suiza, Portugal, Francia, Holanda, Israel, Suecia y los Emiratos Árabes Unidos.

   Este último detector de la familia XENON ha estado en operación científica en el laboratorio subterráneo del Gran Sasso (Italia) desde el otoño de 2016. Las únicas cosas que se ven al visitar el sitio experimental subterráneo son ahora un gigantesco tanque cilíndrico de metal lleno de agua ultra pura para proteger al detector en su centro y un edificio de tres pisos de altura, transparente, lleno de equipos para mantener el detector en funcionamiento.

   El detector central XENON1T, una cámara de proyección de tiempo de xenón líquido (LXeTPC), no es visible. Se encuentra dentro de un criostato en el medio del tanque de agua, totalmente sumergido con el fin de protegerlo tanto como sea posible de la radioactividad natural en la caverna. El criostato mantiene el xenón a una temperatura de -95 ° C sin congelar el agua circundante. La montaña sobre el laboratorio protege aún más el detector, evitando perturbaciones por los rayos cósmicos. Pero el blindaje del mundo exterior no es suficiente, ya que todos los materiales en la Tierra contienen pequeños rastros de radioactividad natural.

   Por lo tanto, se tuvo mucho cuidado para encontrar, seleccionar y procesar los materiales del detector para lograr el contenido radioactivo más bajo posible. Laura Baudis, profesora de la Universidad de Zürich y el profesor Manfred Lindner del Instituto Max-Planck de Física Nuclear de Heidelberg, destacan que esto permitió a XENON1T lograr un "silencio" sin precedentes, necesario para escuchar la débil voz de la materia oscura.

   Una interacción de partículas en xenón líquido conduce a pequeños destellos de luz. Esto es lo que los científicos de XENON están registrando y estudiando para inferir la posición y la energía de la partícula que interactúa, y si puede ser o no materia oscura. La información espacial permite a los investigadores seleccionar interacciones que ocurren en el núcleo central de una tonelada del detector.

   El xenón circundante protege aún más el blanco del xenón del núcleo de todos los materiales que ya tienen diminutos contaminantes radiactivos sobrevivientes. A pesar de la brevedad de la operación científica de 30 días, la sensibilidad de XENON1T ya ha superado la de cualquier otro experimento en el campo, explorando el territorio inexplorado de la materia oscura. "Los WIMPs no aparecieron en esta primera búsqueda con XENON1T, pero tampoco los esperábamos tan pronto", dice Elena Aprile.

   "La mejor noticia es que el experimento continúa acumulando datos excelentes, lo que nos permitirá probar muy pronto la hipótesis WIMP en una región de masa y sección transversal con átomos normales como nunca antes." Una nueva fase en la carrera para detectar de materia oscura con detectores masivos de fondo ultrabajo en la Tierra acaba de comenzar con XENON1T Estamos orgullosos de estar a la vanguardia de la carrera con este sorprendente detector, el primero de su tipo".