La búsqueda de la materia oscura se estrecha

Científicos del proyecto XENON han anunciado el resultado de su búsqueda del componente más difícil de hallar de nuestro universo: la materia oscura. Tras el análisis de datos de cien días, obtenidos con el experimento  XENON100, no ven evidencia de la existencia de partículas masivas de interacción débil (WIMP), uno de los principales candidatos a ser la misteriosa materia oscura. El experimento XENON es operado bajo tierra en el Gran Laboratorio Nacional Sassno del Instituto Nacional Italiano de Física (INFN).

Mientras que el grupo observó tres eventos posibles candidatos a ser materia oscura, dos ya se habían previsto en relación con la radiación de fondo. Este nuevo resultado tiene la sensibilidad más alta nunca utilizada por cualquier experimento sobre materia oscura hasta la fecha, y sirve para restringir aún más los modelos de la nueva física de partículas, y ayudará en el futuro a dar una explicación a las partículas WIMP. Un artículo sobre los resultados ha sido presentado a la revista Review Letters Física y enviado a arXiv , la impresión del archivo fue organizada por la Biblioteca de la Universidad de Cornell.

La observación directa de WIMPs se une a las principales estructuras observadas en el universo con el mundo de la física de partículas subatómicas. Si bien su detección no puede ser reclamado aún por nadie, el nivel de sensibilidad conseguida por el experimento XENON100 puede permitir una detección efectiva en un futuro próximo.

XENON100 es un dispositivo ultra-sensible, con capas de agua especialmente diseñadas, plomo, cobre y diverso blindaje, para filtrar las radiaciones y otras fuentes de energía que podrían causar una falsa señal. Este es también el motivo por el cual el experimento se encuentra bajo de un kilómetro de roca y tierra – estos materiales ayudan a proteger al detector de los rayos cósmicos que bombardean la Tierra constantemente.

El detector XENON100 utiliza 62 kg de xenón líquido como un diana para las partículas WIMP, y  medidas pequeña carga, así como señales de luz que se espera se disparen cuando las raras colisiones entre  WIMPs y los átomos de xenón tengan lugar. El Xenon -el mismo elemento usado para hacer los faros de coches que tienen un tinte azulado característico- se utiliza en este experimento debido a que tiene un núcleo de gran tamaño que puede chocar con los WIMPs. Cuando se produce una colisión, se crea una luz azulada que pueden ser detectada con cámaras de alta sensibilidad colocadas en cada extremo del detector.

Las observaciones cosmológicas realizadas apuntan a una imagen de nuestro universo en el que la materia ordinaria que conocemos representa sólo el 4% de lo que podemos ver, mientras que el resto, estaría formado por materia energía oscura que aún no ha sido observada. Esto resulta coherente con las ideas a escalas muy pequeñas, ya que nuevas perspectivas del modelo estándar de física de partículas sugieren que las nuevas partículas exóticas, perfectas candidatas a ser materia oscura, existen. Esto hace creer en la existencia de partículas masivas de débil interacción a escalas sub y macro atómicas. Por lo tanto, la búsqueda de las escurridizas WIMPs está justificada, y una detección directa sería una pieza fundamental que podría confirmar esta nueva imagen de nuestro universo. Nuevos datos recogidos este año, y un plan de colaboración para construir un experimento mucho más grande con 2500 kg de xenón en los próximos años, prometen una década apasionante encaminada a hallar la solución de uno de los misterios más fundamentales de la naturaleza.

La colaboración XENON consta de 60 científicos de 14 instituciones de los EE.UU. (la Universidad de Columbia, Nueva York, la Universidad de California en Los Ángeles, y la Universidad de Rice, Houston), China (Shanghai Jiao Tong University), Francia (Subatech Nantes), Alemania (Max- Heidelberg für Kernphysik Planck-Institut, la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz, Münster Westfälische Wilhelms-Universität), Israel (Instituto Weizmann de la Ciencia), Italia (Laboratori Nazionali del Gran Sasso, INFN e Università di Bologna), Holanda (Amsterdam Nikhef), Portugal ( Universidade de Coimbra) y Suiza (Zurich Universität).

XENON100 cuenta con el apoyo de las instituciones colaboradoras y de la National Science Foundation, el Departamento de Energía de los EE.UU., la Fundación Nacional Suiza,  el Instituto Nacional de física de  partículas y nuclerar y La Région des Pays de la Loira, en Francia,  la Max-Planck-Society, el Deutsche Forschungsgemeinschaft en Alemania, el Instituto Weizmann de Ciencias, el Gesellschaft Minerva y GIF en Israel, la FOM en los Países Bajos, la Fundação un Ciência e Tecnología de Portugal, el Instituto Nazionale di Nucleare Física en Italia y el STCSM de China.

Autor: Lisa Van Pay

Enlace original: Search for dark matter narrowed by new data from XENON100