Tres posibles detecciones de las profundidades subterráneas podrían ser partículas de materia oscura.
Los científicos de CDMS eliminan una torre de detectores utilizados en el experimento de búsqueda criogénica de materia oscura. Los datos de una ejecución de CDMS de 2003-2008, llamada CDMS II, contienen tres señales que podrían provenir de partículas de materia oscura que golpean átomos en los detectores del experimento.
Fermilab
Para no ser superado por el anuncio evasivo hace dos semanas de un posible señal de materia oscura en el espacio, un equipo internacional que trabaja en lo profundo de una mina de Minnesota ha anunciado su propia detección potencial. Esta vez, la detección, si eso es lo que es, es directa: tres eventos que podrían deberse a partículas de materia oscura dispersión de átomos en obleas de silicio utilizadas por la colaboración Cryogenic Dark Matter Search (CDMS).
Estos tres eventos hacen no constituyen un descubrimiento: con una significación estadística de tres sigma (la jerga científica significa «bastante bueno pero no cigarro»), las detecciones aún podrían ser solo ruido de fondo.
Aún así, el resultado intriga a los investigadores de la materia oscura. “Este resultado parece tan sólido como lo podrían ser tres eventos, pero, de nuevo, son solo tres eventos”, dice Dan Hooper (Fermilab), que no participó en el experimento. «Es una pista interesante, aún más interesante debido a las señales similares que se ven en otros experimentos».
Esas señales similares implican, como lo hace el resultado de CDMS-II, una masa de partículas de aproximadamente 10 gigaelectronvoltios. (Si pudieras convertir toda la masa de un electrón en energía, se necesitarían aproximadamente 2000 electrones para generar un GeV). Eso lo convertiría en una partícula masiva de interacción débil y liviana (WIMP, por sus siglas en inglés), el favorito actual para la materia primaria pero invisible del universo. Constitucion. En particular, esa masa es solo una centésima parte de lo que implican los resultados de AMS anunciados a principios de este mes, dice Hooper.
El experimento CDMS está alojado aproximadamente a media milla bajo tierra en el Laboratorio Subterráneo de Soudan. Su ejecución de segunda generación, CDMS II, se desarrolló entre 2003 y 2008 y utilizó obleas de germanio y silicio enfriadas criogénicamente, apiladas en pequeñas torres, para buscar partículas de materia oscura que pasaran. Si las partículas de materia oscura pasan zumbando, de vez en cuando deberían chocar con un átomo en los detectores, haciendo que el núcleo retroceda y emita calor. Debido a que los átomos de silicio son menos masivos que el germanio, reaccionan más cuando las partículas de menor masa los golpean que los átomos de germanio. Ocho de los 11 detectores de silicio del experimento fueron analizados en el nuevo estudio de Rob Agnese (Universidad de Florida) y sus colegas, que aparecerá en Cartas de revisión física.
Límites superiores y rangos de señal (>90 % de nivel de confianza) para dos parámetros WIMP de varios experimentos. El nuevo resultado de CDMS-II es la línea negra punteada; la línea azul es el nuevo trabajo combinado con datos CDMS-II anteriores. Las líneas rojas son del trabajo de germanio CDMS II, las verdes de XENON, las magenta rellenas de COGENT, las amarillas rellenas de DAMA/LIBRA y las marrones rellenas de CRESST. El asterisco es la mejor estimación del nuevo estudio de la masa WIMP, 8,6 GeV.
R. Agnese et al.
Como se demuestra en el gráfico de la derecha (tomado del artículo del equipo), muchos experimentos parecen apuntar a la masa sugerida por CDMS II. Uno que no lo es es el experimento italiano XENON, que apunta a una masa WIMP más baja. Eso podría deberse a que la materia oscura interactúa de manera diferente con los protones y los neutrones o porque el umbral del experimento es más alto de lo esperado (por nombrar un par de posibles explicaciones).
La misa también concuerda con la sugerida por una neblina tenue de rayos gamma descubierto por Hooper y sus colegas a partir de las observaciones del telescopio espacial de rayos gamma Fermi. La neblina, diferente a la burbujas gigantescas también se ven en globo desde esa región – sería un subproducto de la colisión y aniquilación de partículas de materia oscura. Hay una concordancia notable entre el residuo de Fermi y lo que se espera de la materia oscura, pero la señal también podría provenir de púlsares de milisegundos, dice Kevork Abazajian (Universidad de California, Irvine).
Entonces, ¿qué se necesita para «descubrir» la materia oscura? Las detecciones de rayos gamma de las galaxias enanas (que tienen mucha materia oscura y probablemente no muchos púlsares de milisegundos) ayudarían. También lo podrían ser los resultados futuros de la próxima iteración de CDMS u otros experimentos en tierra, como LUX en Dakota del Sur.
Referencia: R. Agnese et al. «Resultados de búsqueda de materia oscura utilizando los detectores de silicio de CDMS II.»
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