Física / Astrofísica
Desde las entrañas de la Tierra, intenta resolver el gran enigma de la materia oscura
Pablo Javier Piacente
Ubicado en la Instalación de Investigación Subterránea de Sanford (SURF), en Dakota del Sur, el proyecto denominado LUX-ZEPLIN (LZ) se compone de un tanque gigante lleno de xenón líquido, con una serie de tubos fotomultiplicadores (PMT) que pueden detectar cuándo uno de los innumerables átomos de xenón es golpeado por una partícula y revela una señal de materia oscura.
Científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, en Estados Unidos, han desarrollado, implementado y probado el sistema de detección de materia oscura más sensible y potente del mundo. Localizado en instalaciones subterráneas en Dakota del Sur, el proyecto LUX-ZEPLIN, también conocido como LZ, se propone un desafío tan complejo como revolucionario: detectar finalmente a la escurridiza y misteriosa materia oscura.
EL GRAN ENIGMA
Algunas teorías sostienen que la materia oscura podría formar parte de aproximadamente el 95% de toda la materia existente en el Universo, excluyendo a la energía oscura y a la materia bariónica u ordinaria. Sin embargo, como no emite ninguna clase de radiación electromagnética, como por ejemplo sería la luz, ni interactúa de ninguna manera con la radiación electromagnética y es totalmente transparente en todo el espectro electromagnético, su identificación es realmente muy compleja.
Sin embargo, la ciencia ha comprendido que no podemos darnos el lujo de quedarnos en las sombras en torno a la materia oscura: algo que posee semejante presencia e injerencia en el cosmos no puede ser fútil o intrascendente. Por el contrario, es probable que la materia oscura haya cumplido un papel vital en la formación del Universo y en su posterior expansión. Pero para detectarla se requieren increíbles esfuerzos tecnológicos, y el proyecto LUX-ZEPLIN es el más ambicioso creado hasta hoy.
Video: anuncio de los primeros resultados obtenidos con el experimento LUX-ZEPLIN (LZ). Créditos: Sanford Underground Research Facility / YouTube.
UNA COLABORACIÓN INTERNACIONAL
Según una nota de prensa del Centro de Investigación Subterráneo de Sanford (SURF), LUX-ZEPLIN (LZ) es el detector de materia oscura más innovador y excepcionalmente sensible construido hasta la fecha. Con el respaldo del Departamento de Energía de Estados Unidos, ha pasado una fase de verificación de las operaciones de puesta en marcha y ya ha entregado los primeros resultados, que se resumen en un nuevo estudio publicado en ArXiv.
La colaboración LZ, dirigida por el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, se compone de una red de alrededor de 250 científicos en 35 instituciones de los Estados Unidos, el Reino Unido, Portugal y Corea del Sur. El nombre LZ fusiona dos experimentos previos de detección de materia oscura: LUX (Large Underground Xenon) y ZEPLIN (ZonEd Proportional scintillation in LIquid Noble gases).
LA ESPERANZA ESTÁ EN MARCHA
¿Cómo funciona? Un enorme tanque repleto de xenón líquido comprende la mayor parte del sistema, integrado a un conjunto de tubos fotomultiplicadores (PMT). El xenón es un elemento químico que está presente en la atmósfera terrestre únicamente en trazas, y que formó parte del primer compuesto de gas noble sintetizado. En tanto, un fotomultiplicador es un tipo de detector óptico de vacío, que emplea el efecto de emisión secundaria de electrones para responder con eficacia en niveles muy bajos de iluminación.
De acuerdo a estas condiciones, los tubos indicados son capaces de detectar el momento exacto en el cual uno de los átomos de xenón interactúa con cualquier partícula con la potencialidad de imitar una señal de materia oscura. Si eso sucede, el átomo se enciende y en consecuencia es identificado por uno de los tubos PMT, que también puede aislar el área espacial y la dirección en la que viajaba la partícula. El gigantesco detector debe estar bajo tierra para evitar el “ruido” de partículas extrañas que ocultarían la señal de la materia oscura en la superficie.
Hasta el momento no se ha registrado ningún descubrimiento relevante, pero los científicos están muy conformes con el funcionamiento del equipo y con los primeros resultados. Aunque el objetivo es detectar materia oscura y esto quizás sea posible en los próximos meses o años, LZ se propone llegar más lejos y conocer mucho más sobre esta materia misteriosa y su función en el cosmos.
______________
REFERENCIA
First Dark Matter Search Results from the LUX-ZEPLIN (LZ) Experiment. J. Aalbers et al. ArXiv (2022). DOI:https://doi.org/10.48550/arXiv.2207.03764
_______
Fuente:
