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Un detector de materia oscura registra un suceso difícil de explicar: 2,6 sigma no es un descubrimiento
En el detector subterráneo LUX-ZEPLIN (LZ) de Estados Unidos se ha identificado una interacción de partículas de alta energía que no puede explicarse mediante procesos de fondo conocidos. Este es el resultado de un nuevo análisis de 220 días de datos, y los investigadores dejaron abierta la posibilidad de que se tratara de una colisión entre partículas de materia oscura y núcleos atómicos.
Esto no es un anuncio de que se haya detectado materia oscura. La significancia estadística es 2,6 sigma, que es inferior al estándar de 5 sigma para descubrimientos en física, y dado que fue solo un caso, se deben usar datos adicionales para confirmar si se trata de un fenómeno de fondo poco común.
¿Qué vio el detector?
LZ mide las señales de carga eléctrica y luminosa creadas cuando las partículas dejan energía en aproximadamente 10 toneladas de xenón líquido ultrapuro. El nuevo análisis buscó interacciones que pudieran dejar energías más altas que las búsquedas existentes a lo largo de 220 días de observaciones desde marzo de 2023 hasta abril de 2024. En el proceso, quedó un evento que no encajaba bien con el trasfondo conocido de la materia ordinaria.
¿Qué significa 2,6 Sigma?
Esto significa que, suponiendo que el modelo de fondo de los investigadores sea correcto, hay aproximadamente un 0,5% de posibilidades de que esta diferencia se produzca por casualidad. Puede parecer poco, pero en la física de partículas, donde se examinan numerosos análisis y variables, no basta con declarar un descubrimiento. Los criterios Five Sigma se utilizan para reducir el riesgo de confundir fluctuaciones aleatorias o antecedentes inesperados con hallazgos.
Si se trata de materia oscura, ¿qué clase de candidato es?
Si este evento se debe realmente a partículas pesadas que interactúan débilmente (WIMP), se ha sugerido que la masa de la partícula puede ser más de 200 veces la de un protón. También pueden requerir interacciones más complejas que el modelo de colisión más simple. Sin embargo, esta es una interpretación que supone que el evento es un WIMP y no es el resultado de medir la identidad de la partícula.
Cómo reducir la señal de fondo
El detector está ubicado aproximadamente a 1,5 kilómetros bajo tierra en un lecho de roca, en un tanque de agua, y es un detector externo para reducir la influencia de partículas comunes como los rayos cósmicos y los neutrones. Los investigadores pasaron varios meses volviendo a comprobar el estado del dispositivo y sus posibles antecedentes. Aún así, la limitación más importante es que puede haber procesos raros que aún no se hayan incluido en el modelo.
¿Por qué son cruciales los siguientes datos?
Si se trata de materia oscura, entonces los eventos de propiedades similares deberían acumularse consistentemente durante observaciones más largas. Por el contrario, a medida que los datos adicionales disminuyen la importancia de una señal, es más probable que se trate de una fluctuación estadística o de un trasfondo. LZ ya ha recopilado más datos y el artículo se encuentra en la etapa de prepublicación antes de la revisión por pares.