Algunos de los miembros del equipo responsables del experimento LUX-ZEPLIN. Créditos: Matthew Kapust

Los contribuyentes individuales se han vuelto cada vez menos prominentes en los campos científicos a medida que la propia disciplina ha madurado. Algunas personas aún son el centro de atención pública por sus descubrimientos, como Peter Higgs con el bosón de Higgs, que varios otros físicos también teorizaron casi al mismo tiempo que él. Sin embargo, los datos reales que eventualmente le dieron al Dr. Higgs y François Englert su premio Nobel fueron recopilados por el Gran Colisionador de Hadrones, posiblemente uno de los proyectos técnicos más grandes que implicó a miles de científicos durante décadas para diseñar, construir y probar.

Las partículas subatómicas no son las únicas cosas que necesitan detectores grandes y complejos para estudiar. Con la ayuda de una instalación de investigación subterránea en Dakota del Sur, un equipo del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley ha desarrollado, implementado y probado el sistema de detección de materia oscura más sensible del mundo.

El proyecto, conocido como LUX-ZEPLIN, o LZ, tiene una historia que provocaría pesadillas a cualquier director de proyecto. Un equipo de 250 científicos e ingenieros de 35 instituciones diferentes colaboró ​​en el proyecto, cuyo detector principal se entregó en su hogar subterráneo en Dakota del Sur justo antes de que la pandemia de COVID obligara a muchos de esos participantes a quedarse en las instituciones de origen durante los siguientes dos años.

Video de Universe Today que explica la búsqueda de la Materia Oscura.

A pesar de todos los problemas de LZ, en diciembre de 2021, se puso en línea formalmente y comenzó a recopilar datos. Esos datos formaron la base de un artículo reciente, que demuestra que LZ es el detector de materia oscura más sensible jamás creado.

Eso no quiere decir que en realidad viera materia oscura en su primera ejecución. Notoriamente difícil de detectar utilizando cualquier método que no sea la gravedad, la materia oscura sigue siendo un enigma hasta el día de hoy. Pero los científicos han perfeccionado una metodología de detección que creen que les ayudará a comprenderla mejor, y es esta tecnología la que forma la base del sistema de LZ.

Inside of the LZ's main detector.  This would normally be filled with liquid xenon.
Interior del detector principal de la LZ. Esto normalmente estaría lleno de xenón líquido. Crédito: Matthew Kapust

Un tanque gigante lleno de xenón líquido comprende la mayor parte del sistema, con una serie de tubos fotomultiplicadores (PMT) que pueden detectar cuando uno de los innumerables átomos de xenón es golpeado por una partícula que podría «imitar una señal de materia oscura». En ese caso, el átomo se enciende, y luego es detectado por uno de los PMT, que también puede aislar el área espacial y la dirección en la que viajaba la partícula.

Si el detector estuviera en la superficie, demasiadas de estas partículas crearían demasiado ruido en comparación con la señal de la materia oscura. Por lo tanto, por qué el detector está ubicado debajo de la superficie de la Tierra en la Instalación de Investigación Subterránea de Sanford (SURF). SURF también alberga otros experimentos sensibles que se benefician del blindaje que ofrece la superficie de la Tierra, por lo que LZ encaja perfectamente con el resto.

Schematic (left) and illustration (right) of the LZ experiment in operation.
Esquema (izquierda) e ilustración (derecha) del experimento LZ en funcionamiento. Créditos – Colaboración LZ / LZ / SLAC

Hasta ahora, LZ tiene solo unos pocos meses de operación, pero incluso esos resultados emocionan al equipo que inicialmente diseñó y construyó el detector. Sin embargo, hay muchos más descubrimientos por venir, con el plan actual de recopilar 20 veces más datos que hasta ahora. Dada la dificultad para detectar la materia oscura y la inclinación general de la ciencia de que cuantos más datos mejor, suena como una propuesta excelente para encontrar materia oscura, si es que existe. Tal vez el experimento con la palabra latina para luz en su nombre sea el primero en arrojar algo de luz sobre el misterio de la materia oscura.

Artículo con fines divulgativos basado en el artículo original en Inglés.
Créditos: Andy Tomaswick, Universe Today
Salvo indicación contraria este trabajo está licenciado por el autor bajo la licencia International Creative Commons Attribution 4.0.

Deja una respuesta

Este sitio usa Akismet para reducir el spam. Aprende cómo se procesan los datos de tus comentarios.