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Detector de materia oscura sensible

16.07.2022

El detector de materia oscura más sensible del mundo ha comenzado el trabajo científico después de pasar las pruebas durante 60 días. La instalación está ubicada a una profundidad de 1,5 km en el Centro de Investigación Subterráneo de Sanford en Lead, Dakota del Sur. Se estima que la sensibilidad del instrumento es 50 veces mayor que la de la configuración anterior. El dispositivo recopilará datos de eventos durante al menos 1000 días sin ninguna garantía de resultado.

Al buscar materia oscura, incluso un resultado negativo es un paso adelante. La búsqueda en un determinado rango de masas y energías nos obliga a corregir el modelo físico de esta hipotética partícula, que ha sentado las bases mismas de nuestro Universo. Son las partículas, por lo tanto, es correcto cambiar el papel de calco del inglés "materia oscura" en ruso a "materia oscura". La materia también puede ser un campo, este es un concepto más amplio, y una partícula, sin embargo, es una sustancia.

El nuevo experimento LUX-ZEPLIN (LZ) se basa en los dos anteriores, LUX y ZEPLIN, pero se presenta a mayor escala. Así, si en el experimento anterior se utilizaron 360 kg de xenón líquido para buscar eventos (colisiones de materia ordinaria y oscura), ahora el depósito contiene 7,7 toneladas de xenón líquido enfriado a temperaturas criogénicas. Además, el contenedor se reabasteció con nuevos sensores, incluso dos tipos de sensores: uno para detectar destellos de la interacción de la materia oscura con átomos de xenón y el otro para detectar electrones eliminados por tal colisión.

Alrededor del tanque con xenón hay un tanque con agua ordinaria y sensores para registrar partículas conocidas por la ciencia. Tal organización hace posible registrar eventos simultáneamente en xenón y en agua. Y si los eventos ocurrieron simultáneamente, esto nos permite excluir de inmediato la materia oscura, que en una escala dada no interactúa de ninguna manera con los átomos de agua. La profundidad de instalación relativamente grande y la pantalla de agua permiten reducir significativamente el ruido: la detección de partículas de materia ordinaria.

En modo de prueba, la instalación funcionó durante 60 días después del lanzamiento en diciembre de 2021. Se publicó un artículo como resultado de la verificación. Ahora el dispositivo recopilará datos durante al menos 1000 días con la esperanza de registrar una colisión de una partícula de materia oscura con un átomo de xenón, lo que ocurre con una probabilidad teórica de no más de dos veces al año.

En el experimento LUX-ZEPLIN, los científicos están buscando una partícula WIMP (partícula masiva de interacción débil), una partícula masiva hipotética de interacción débil. Los "debiluchos" interactúan con átomos de materia ordinaria solo con la ayuda de la gravedad o interacciones débiles. Aumentar la sensibilidad general de la instalación hasta 50 veces da la esperanza de que, sin embargo, algo entre en la red de científicos.

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