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El experimento de detección de materia oscura registra un número anormalmente alto de eventos
El nuevo estudio puede indicar tanto la existencia de nuevas partículas como nuevas propiedades de los neutrinos, las más misteriosas de las partículas conocidas.
Un gran experimento, denominado XENON1T, en el que participaron más de 150 científicos, permitió descubrir un exceso inesperado de eventos dentro del detector XENON, basado en el Laboratorio Nacional Gran Sasso, en Italia. Este descubrimiento podría apuntar a la existencia de una hipotética partícula ultraligera, llamada axión, de la que podría estar compuesta la materia oscura.
La materia oscura representa aproximadamente una cuarta parte de la masa del universo. El problema para su detección directa es que los físicos aún ignoran de qué se compone, y solo saben que no puede estar formada de partículas del modelo estándar.
"Si esto resulta ser una nueva partícula, entonces es un avance que hemos estado esperando durante los últimos 40 años", dijo, citado por Quanta Magazine, Adam Falkowski, físico de partículas en la Universidad de París-Saclay en Francia, que no participó en el experimento.
La serie de experimentos XENON inicialmente estaba destinada a buscar partículas de materia oscura hipotéticas pesadas, llamadas partículas masivas de interacción débil, pero hace varios años los científicos se dieron cuenta de que también podían buscar otros tipos de partículas desconocidas que podrían pasar a través del detector, por ejemplo partículas que golpean un electrón en lugar de un núcleo de xenón, un elemento químicamente inerte del que está compuesto el detector.
En su nuevo análisis, los físicos examinaron los llamados retrocesos electrónicos en datos de XENON1T. Aunque esperaban ver aproximadamente 232 de estos eventos, causados por fuentes conocidas de contaminación de fondo, el experimento reveló 285. Después de rechazar todas las posibles fuentes de error, los investigadores propusieron tres explicaciones del exceso detectado.
El primero es la existencia de una nueva partícula, conocida como 'axión solar', una partícula hipotética producida dentro del Sol que sería similar a un fotón pero con una pequeña cantidad de masa. Aunque los axiones solares no son partículas de materia oscura, anteriormente no podían detectarse.
Alternativamente, los datos obtenidos en el marco del estudio podrían explicarse por las posibles nuevas propiedades de los neutrinos, partículas subatómicas extremadamente pequeñas presentes en todo el universo y capaces de atravesar casi cualquier objeto prácticamente sin interactuar con la materia. Así, una de las posibilidades que explicaría el exceso de retrocesos electrónicos es que los neutrinos puedan tener grandes momentos magnéticos. Peter Graham, físico de partículas en la Universidad de Stanford, dijo que la detección de los neutrinos que poseen un momento magnético "también sería muy emocionante, ya que indica una nueva física más allá del modelo estándar".
No obstante, de momento hay mucha probabilidad de que los resultados se deban a la contaminación por átomos de tritio durante el experimento. Se espera que la continuación del experimento, XENONnT, comience ya este año, e intentará descartar la posible contaminación como explicación de los resultados obtenidos.
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