Detector de materia oscura registra los neutrinos más tenues jamás observados

Un detector construido para encontrar materia oscura ha captado los neutrinos más silenciosos jamás registrados. El lunes, la colaboración XENON anunció que su experimento XENONnT, enterrado a 1,400 metros bajo la montaña Gran Sasso en Italia, logró la primera observación de neutrinos solares de baja energía dispersándose en electrones, reduciendo el umbral de energía de los neutrinos a unos 17 keV, el más bajo alcanzado hasta la fecha.interactions+1

El resultado tiene una confianza estadística de 5 sigma, lo que significa que hay menos de una posibilidad entre un millón de que sea un error. La señal detectada está dominada por los llamados neutrinos pp, producidos en las reacciones de fusión protón-protón que alimentan al Sol y representan la gran mayoría de su producción de neutrinos.scientificamerican+1

De detector de materia oscura a observatorio de neutrinos

XENONnT fue diseñado para buscar partículas masivas de interacción débil, o WIMPs, las principales candidatas a materia oscura, que se cree constituye alrededor del 85 por ciento de la materia en el universo. En el núcleo del experimento se encuentra una cámara de proyección temporal de xenón de doble fase que contiene 5.9 toneladas de xenón líquido ultrapuro, capaz de detectar los pequeños destellos de luz y señales de ionización producidos cuando una partícula interactúa con el objetivo.interactions+1

Tras décadas de perfeccionamiento, el equipo de XENON ha suprimido el ruido de fondo del radón radiactivo y otros contaminantes a niveles sin precedentes mediante una extensa selección de materiales y un sistema de destilación criogénica dedicado. Esa sensibilidad extrema, desarrollada originalmente para detectar materia oscura, resultó suficiente para registrar las tenues colisiones de neutrinos solares que habían eludido a todos los instrumentos anteriores.interactions

"Este es un hito importante para contribuir a la física de los neutrinos de baja energía", dijo Masatoshi Kobayashi, físico de la Universidad de Nagoya quien codirigió el análisis, según lo citado por Scientific American.scientificamerican

Se acerca la niebla de neutrinos

El logro se basa en la detección anterior de XENONnT de la dispersión elástica coherente neutrino-núcleo de neutrinos solares de boro-8 de mayor energía, reportada por primera vez en 2024. Juntos, estos resultados confirman al detector como uno de los observatorios más sensibles del mundo para interacciones raras de partículas de baja energía.link.aps+2

Pero el hito también conlleva una implicación ominosa para los cazadores de materia oscura. A medida que los detectores se vuelven más sensibles, los neutrinos solares inundarán cada vez más sus datos, creando un fondo irreducible que los investigadores llaman la "niebla de neutrinos". "Este resultado muestra que realmente estamos alcanzando el nivel de fondo equivalente a los neutrinos", dijo Kobayashi a Scientific American.scientificamerican

La colaboración XENON señaló que las tecnologías desarrolladas para XENONnT están sentando las bases para XLZD, un observatorio de xenón líquido de próxima generación planificado con una masa objetivo un orden de magnitud mayor, que tiene como objetivo llevar la sensibilidad de la materia oscura más lejos mientras mide los neutrinos solares con mayor precisión.interactions

"Es una señal poderosa de cuánto ha madurado la tecnología", dijo Luca Grandi, profesor de la Universidad de Chicago y miembro de la colaboración.scientificamerican