Un detector de materia oscura de nueva generación ha entrado en funcionamiento y ya ha dado sus primeros resultados, que muestran que es la máquina más sensible de su tipo en la Tierra.
La máquina podría ayudar a desentrañar uno de los mayores misterios de la física: la naturaleza de materia negra— detectando directamente sus partículas constituyentes por primera vez.
Ubicada en las profundidades de las Colinas Negras de Dakota del Sur, la LUX ZEPLIN (LZ), operado por un equipo de 250 científicos dirigido por el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab), pasó la fase de verificación de su procedimiento de puesta en marcha con gran éxito.
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El detector LZ ha estado operativo desde diciembre de 2021 y estos resultados iniciales representan sus primeros 60 días de funcionamiento en vivo. «Estamos listos y todo está bien», dijo Kevin Lesko, físico senior de Berkeley Lab y ex vocero de LZ. declaración (se abre en una nueva pestaña). «Es un detector complejo con muchas partes y todas funcionan bien dentro de las expectativas».
La materia oscura constituye aproximadamente el 85% de la materia en el mundo conocido. universo, pero debido a que no interactúa con la luz, es prácticamente invisible. Asimismo, cualquiera que sea la partículas que componen la materia oscura son, tampoco interactúan fuertemente con otros materiales.
De hecho, la única forma en que los científicos pueden inferir la presencia de materia oscura es a través de su influencia gravitacional que literalmente mantiene unidas a la mayoría de las galaxias, evitando que sus estrellas constituyentes se separen a medida que giran.
Esto significa que los investigadores saben que la materia oscura no está compuesta de protones y neutrones como la materia cotidiana, o la materia bariónica, que vemos a nuestro alrededor todos los días.
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El detector LUX-ZEPLIN está configurado para buscar específicamente un tipo hipotético de materia oscura llamado partículas masivas que interactúan débilmente, o WIMP. Se espera que estas partículas colisionen muy raramente con la materia y que interactúen extremadamente débilmente cuando lo hagan.
Actualmente, no se han detectado directamente partículas de materia oscura, pero la esperanza es que el detector LZ pueda cambiar eso al detectar las débiles interacciones de estas misteriosas partículas con los átomos de xenón. Esto requiere un detector sensible con todos los posibles ruidos que podrían interferir con la detección eliminados.
El xenón para el experimento LZ está en dos tanques de titanio anidados que contienen diez toneladas del elemento en estado líquido. Estos depósitos son monitoreados por dos conjuntos de tubos fotomultiplicadores (PMT) que están listos para detectar fuentes de luz débiles.
Los tanques y sus detectores asociados también se encuentran dentro de un sistema de detección más grande que puede atrapar cualquier partícula que pueda imitar la señal de la materia oscura y eliminarla de la búsqueda de la verdadera materia oscura.
Para detectar estas interacciones débiles, los tanques de xenón deben mantenerse a menos 148 grados Fahrenheit (menos 100 grados Celsius). Además, el equipo LZ debe eliminar todos Radiación de fondo del detector Un depósito de agua rodea el experimento con radiación natural emitida por la radiación de las paredes del laboratorio.
La ubicación subterránea del detector de materia oscura ayuda a protegerlo de los protones de alta energía y los núcleos atómicos que viajan por el espacio casi a la velocidad de la luz y se originan en el sol y más allá del llamado sistema solar. rayos cósmicos.
La sensibilidad del detector LZ se mejorará aún más durante los próximos 1000 días, lo que significa que esto es solo el comienzo del experimento.
«Esperamos recopilar unas 20 veces más datos en los próximos años, así que apenas estamos comenzando», dijo Hugh Lippincott, portavoz de la Universidad de California en Santa Bárbara, en un comunicado. declaración (se abre en una nueva pestaña). «¡Hay mucha ciencia por hacer y es muy emocionante!»
Los primeros resultados del detector han sido publicado en el sitio (se abre en una nueva pestaña) Experimentos LZ jueves 7 de julio.
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