El detector de materia oscura más sensible restringe la búsqueda de WIMPs

^E"El objetivo de los experimentos que buscan materia oscura es hacer un descubrimiento, pero ser capaz de establecer unos mejores límites para este tipo de interacciones también es un gran resultado", dice Antonio Melgarejo, coordinador del análisis de XENON100 de la Universidad de Columbia. "Hemos logrado hacer funcionar nuestro detector en unas condiciones de toma de datos excelentes y muy estables durante un periodo de tiempo muy largo, y esto demuestra que estamos en el camino adecuado y que los detectores de xenón líquido son los mejores detectores en este campo".

l Laboratorio de Gran Sasso en Italia aloja el experimento XENON100, que está diseñado para detectar colisiones entre las partículas de xenón y las teóricas partículas de materia oscura conocidas como Partículas Masivas de Interacción Débil (WIMPs). Las WIMPs se consideran como las candidatas más probables para la materia oscura debido a su gran masa y limitadas interacciones con otras partículas, lo cual las hace imposibles de observar directamente. Su descubrimiento podría explicar la composición e influencia del 23 por ciento del universo que ocupa esta materia invisible.

Aunque el experimento XENON100 no detectó colisiones, los datos recopilados permiten el refinamiento de los modelos físicos que incorporan WIMPs descartando posibles basas y proporciones a las que las WIMPs interactúan con otras partículas. Una posterior recolección de datos continuará estrechando los límites en los que podrían detectarse las WIMPs.

XENON100 usa xenón debido a que contiene núcleos muy grandes en los que es más fácil que impacten las partículas WIMP en comparación con otros materiales alternativos. Los científicos predicen que si colisionan un núcleo de xenón y una WIMP, se generaría una débil carga y una señal luminosa. Las colisiones serían raras y posiblemente XENON100 posiblemente detectase apenas unas pocas cada año.

Para aumentar la posibilidad de observar una colisión, los detectores se situaron bajo tierra y de este modo apantallar la mayor parte de la radiación cósmica que impregna la atmósfera de la Tierra y que podría provocar señales que engañen al detector. Aun así, algo de ruido llega a XENON100. Registró dos eventos durante los 225 en los que recogió datos en 2011 y 2012, pero eran consistentes con la radiación de fondo y no se consideraron significativos.

Otros laboratorios han registrado eventos que podrían conectarse con la materia oscura, pero no se ha realizado hasta el momento ninguna observación concluyente. Durante muchos años, el experimento DAMA/LIBRA en Italia registró fluctuaciones anuales en una señal que creían que se conectaba con la materia oscura a gran escala. En 2010, los investigadores del experimento en Minnesota informaron de interacciones compatibles con la existencia de una WIMP. Los últimos resultados de XENON añaden una importante perspectiva a la búsqueda.