El detector XENON1T, la búsqueda más grande de materia oscura "pesada", descartó la existencia de formas ligeras de materia oscura y "tanteó" los primeros indicios de la existencia de partículas inesperadamente pesadas de esta misteriosa sustancia, dijeron los participantes del proyecto en una conferencia de prensa en el laboratorio italiano de Gran Sasso.
“Hasta ahora, sólo se puede decir una cosa: esta maldita partícula todavía se nos oculta. Por un lado, no encontramos rastros de su existencia en el rango de masa hasta 200 GeV. Por otro lado, nuestros modelos no excluyen la existencia de WIMP más pesados. Incluso tenemos indicios de esto en los datos, aunque su significado estadístico es pequeño, solo un sigma, y me gustaría creer que esto no es un accidente”, dijo Elena Aprile, representante oficial de la colaboración XENON1T.
El mundo detrás de una pantalla oscura
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Durante mucho tiempo, los científicos creyeron que el universo consiste en la materia que vemos y que forma la base de todas las estrellas, agujeros negros, nebulosas, cúmulos de polvo y planetas. Pero las primeras observaciones de la velocidad de movimiento de las estrellas en galaxias cercanas mostraron que las estrellas en sus afueras se mueven en ellas a una velocidad increíblemente alta, que era aproximadamente 10 veces mayor que los cálculos basados en las masas de todas las estrellas en ellas mostraban.
La razón de esto, según los científicos de hoy, fue la llamada materia oscura, una sustancia misteriosa que representa aproximadamente el 75% de la masa de materia en el Universo. Por lo general, cada galaxia tiene entre 8 y 10 veces más materia oscura que su prima visible, y esta materia oscura mantiene a las estrellas en su lugar y evita que se dispersen.
Hoy en día, casi todos los científicos están convencidos de la existencia de la materia oscura, pero sus propiedades, además de su evidente influencia gravitacional sobre las galaxias y los cúmulos de galaxias, siguen siendo un misterio y un tema de controversia entre astrofísicos y cosmólogos. Durante mucho tiempo, los científicos han asumido que se compone de partículas superpesadas y "frías", "débiles" que no se manifiestan de ninguna manera, excepto atrayendo grupos visibles de materia.
Los científicos están tratando de encontrar estas partículas hoy en día utilizando detectores subterráneos gigantes llenos de xenón absolutamente puro. Los núcleos de los átomos de los gases nobles, como asumían previamente los científicos, tenían que interactuar con los "WIMP" de una manera especial, lo que podía detectarse observando los destellos de luz dentro del xenón licuado.
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Durante las últimas dos décadas, los científicos han creado alrededor de una docena de detectores de este tipo con volumen y masa crecientes, ninguno de los cuales ha sido capaz de detectar rastros de interacciones xenón-WIMP. Se depositaron esperanzas particulares en el proyecto XENON1T, un detector construido en el laboratorio italiano de Gran Sasso en 2014 y que contiene un récord de 3,5 toneladas de xenón, que es aproximadamente 10 veces la masa de todos sus competidores.
La llave del universo
Los primeros resultados, presentados por el equipo XENON1T en noviembre del año pasado, volvieron a ser "cero": un equipo de más de cien físicos de 21 países del mundo no pudo encontrar ningún rastro significativo de la existencia de "WIMP" en un rango muy amplio de masas y energías.
Aprile y sus colegas presentaron hoy los resultados de un análisis del conjunto de datos completo, que confirmó ampliamente sus hallazgos preliminares, con algunas excepciones menores. Como señalan los científicos, lograron excluir la posibilidad de la existencia de "WIMP" ligeros con masas de 6 a 30 GeV, y prácticamente cero las posibilidades de detectar partículas con una masa de hasta 200 GeV.
Por otro lado, los datos que han recopilado no se contradicen y, según la propia Aprile, indican que las partículas de materia oscura en realidad tienen una masa mucho mayor de lo que los físicos suponían anteriormente.
“Nuestra tarea ahora es muy sencilla: solo tenemos que seguir observando y, al mismo tiempo, reducir el nivel de ruido y aumentar la sensibilidad. Como me parece, podremos ir a los VIMP después de la próxima actualización de los detectores, o finalmente cerraremos la cuestión de su existencia”, continúa el físico.
Según ella, los participantes de XENON1T ya están ensamblando una nueva versión del detector, cuya masa de xenón aumentará a cuatro toneladas, y el nivel de interferencia disminuirá al menos 10 veces. Su instalación se completará este año y recibirá los primeros datos científicos a mediados de 2019.
