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Un experimento instalado a 1.500 metros bajo tierra en Dakota del Sur registró una interacción de partículas que los científicos todavía no pudieron explicar mediante procesos conocidos, y que podría haber sido provocada por materia oscura. La señal apareció en el detector LUX-ZEPLIN (LZ), uno de los instrumentos más sensibles construidos para buscar esta sustancia invisible, y se considera el indicio más interesante obtenido hasta ahora por el experimento. El resultado, sin embargo, no constituye todavía un descubrimiento: se trata de un único evento y será necesario acumular más datos para comprobar si realmente corresponde a una partícula de materia oscura.
La materia oscura constituye aproximadamente el 85% de toda la materia del Universo, pero hasta ahora su existencia solo pudo inferirse por los efectos gravitatorios que produce sobre estrellas, galaxias y grandes estructuras cósmicas. Como no emite, absorbe ni refleja luz no se puede observar, y su composición es desconocida.
Entre las principales hipótesis asociadas aparecen las WIMP (Weakly Interacting Massive Particles o partículas masivas de interacción débil), partículas hipotéticas que tendrían masa pero interactuarían extremadamente poco con la materia convencional. Encontrar una WIMP chocando directamente contra un átomo sería, por lo tanto, muy diferente de observar simplemente los efectos gravitatorios atribuidos a la materia oscura, ya que permitiría comenzar a determinar de qué está hecha.
El rol de LUX-ZEPLIN en el hallazgo
LUX-ZEPLIN intenta detectar precisamente esas colisiones. El instrumento se encuentra en el Sanford Underground Research Facility (SURF) y contiene unas 10 toneladas de xenón líquido ultrapuro. Al encontrarse bajo tierra, la enorme cantidad de roca situada encima ayuda a bloquear rayos cósmicos y otras partículas que podrían producir señales falsas. Además, capas adicionales de detectores permiten identificar otras fuentes de contaminación.
El instrumento funciona como sigue: si una partícula atraviesa el sistema y golpea el núcleo de un átomo de xenón, este retrocede y deposita energía en el líquido. El fenómeno produce un pequeño destello de luz ultravioleta y libera electrones; ambos efectos se registran por el detector y permiten reconstruir la energía y posición de la interacción.
En el nuevo análisis, que comprende una exposición equivalente a 2,84 toneladas-año, apareció un evento compatible con un retroceso nuclear de aproximadamente 248 kiloelectronvoltios (keV) en una región donde los investigadores esperaban muy pocas señales de fondo.
El resultado alcanzó una significancia estadística global de 2,6 sigma, después de tener en cuenta que los investigadores buscaron señales en diferentes modelos posibles. Esto corresponde a una probabilidad del 0,5% de obtener un resultado semejante a partir de los fondos conocidos, pero sigue estando muy lejos del estándar de 5 sigma utilizado habitualmente en física de partículas para anunciar un descubrimiento. Por eso los científicos mantienen cautela, ya que todavía podría existir algún proceso poco frecuente no identificado que haya producido la señal.
Si realmente hubiese sido causada por materia oscura, los análisis indican que la WIMP responsable tendría una masa de al menos 200 GeV/c², más de 200 veces la masa de un protón. En paralelo, su interacción con la materia convencional podría ser más compleja que la considerada en los modelos más simples.
Una observación que podría cambiar la forma de entender el universo
La importancia del resultado reside justamente en que LZ se diseñó para eliminar la mayor cantidad posible de falsas detecciones y los investigadores aseguran conocer con gran precisión las fuentes de fondo de su instrumento. El evento apareció además en una región energética que aún no se había explorado de esta forma en análisis anteriores.
La colaboración, integrada por unos 250 científicos e ingenieros de 39 instituciones, continuará operando el detector y acumulando información. Si aparecen nuevas señales con características semejantes, la significancia estadística podría aumentar. Si no lo hacen, el indicio podría terminar perdiendo fuerza.
Los resultados se presentaron en la conferencia TeV Particle Astrophysics 2026 en Japón y constituyen, por ahora, una señal intrigante pero todavía insuficiente para afirmar que la materia oscura finalmente se detectó de forma directa.
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Excelente, gracias.