La colaboración LUX-ZEPLIN informó de una sola interacción de partículas que podría proceder de materia oscura, aunque subrayó que la observación está muy lejos de constituir un descubrimiento. Los investigadores presentaron el resultado el 1 de septiembre en la conferencia TeV Particle Astrophysics de Tendo, Japón, tras analizar datos del detector situado a casi 1,5 kilómetros bajo tierra en Dakota del Sur.
El suceso parecía el retroceso de un núcleo de xenón con una energía aproximada de 248 kiloelectronvoltios, con incertidumbres estadística y sistemática de 23 kiloelectronvoltios cada una. La colaboración estudió un intervalo energético ampliado hasta unos 270 kiloelectronvoltios, lo que permite comprobar modelos de materia oscura que predicen colisiones de mayor energía que las búsquedas convencionales.
LUX-ZEPLIN, conocido como LZ, utiliza diez toneladas de xenón líquido ultrapuro y cientos de sensores de luz para detectar interacciones extremadamente raras. Su ubicación subterránea en el Sanford Underground Research Facility y los blindajes circundantes reducen los rayos cósmicos y la interferencia radiactiva. El evento comunicado ocurrió el 16 de junio de 2023, dentro de una exposición total de 2,84 toneladas-año y una campaña de unos 220 días.
La colaboración calculó una significación global de 2,6 sigma tras considerar el efecto de búsquedas múltiples, equivalente a cerca de un 0,5 por ciento de probabilidad de que fondos conocidos produzcan en algún modelo analizado un exceso al menos tan llamativo. La significación local máxima fue de 3,4 sigma. La física de partículas suele exigir 5 sigma para proclamar un descubrimiento y el trabajo continúa como prepublicación sin revisión por pares.
Los científicos advirtieron que un solo evento no puede establecer qué es la materia oscura. La señal podría encajar con algunos modelos de partículas masivas de interacción débil que contemplan estados internos distintos o interacciones dependientes del momento, pero sigue siendo posible un fondo desconocido u otro proceso de partículas. Especialistas independientes consultados por Nature y ABC News indicaron que harán falta más eventos con propiedades coherentes.
La materia oscura se infiere por sus efectos gravitatorios sobre las galaxias y se estima que representa alrededor del 85 por ciento de la materia del universo, pero ningún experimento ha identificado directamente sus partículas. LZ continúa reuniendo datos para comprobar si futuras observaciones fortalecen o debilitan este indicio inusual. Otros detectores también podrán buscar retrocesos nucleares comparables de alta energía en sus registros.
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