Un extraño destello detectado a un kilómetro bajo tierra podría ser la primera señal real de materia oscura atravesando nuestro planeta

A casi un kilómetro y medio de profundidad, protegido por una gigantesca masa de roca en las entrañas de Dakota del Sur, el experimento LUX-ZEPLIN acaba de registrar un fenómeno que ha puesto en alerta a la comunidad científica internacional. Se trata de una única e inusual interacción de partículas que los investigadores no han podido explicar mediante las señales de fondo conocidas, lo que representa la pista más convincente obtenida hasta la fecha sobre la evasiva materia oscura.

Crédito: MysteryPlanet.com.ar.

La materia oscura constituye aproximadamente el 85 % de la masa del universo, pero su naturaleza sigue siendo uno de los mayores enigmas de la física moderna debido a que jamás se ha detectado de forma directa. En esta ocasión, tras analizar 220 días de datos recolectados entre marzo de 2023 y abril de 2024, el detector captó un evento con una firma de energía inesperadamente alta.

Para comprender el alcance del hallazgo, conviene imaginar a las candidatas a materia oscura, conocidas como WIMP (partículas masivas de interacción débil), como auténticas «partículas fantasma». Cruzan constantemente el cosmos atravesando la materia común —incluyendo nuestro planeta y a nosotros mismos— prácticamente sin tocar nada. Sin embargo, en rarísimas ocasiones, una de ellas choca de frente contra el núcleo de un átomo de xenón dentro del detector, de forma similar a una bola de billar invisible que golpea a una visible.

El destello registrado mostró una energía tan elevada que sugiere que la partícula involucrada sería un verdadero «peso pesado» subatómico, con una masa al menos 200 veces superior a la de un protón. Este dato resulta clave, ya que la forma e intensidad con la que se produjo el choque revela que la materia oscura y la materia ordinaria podrían interactuar mediante reglas mucho más complejas, exóticas y fascinantes de lo que contemplaban los modelos teóricos más simples.

Cautela científica y la regla del «5-sigma»

A pesar del entusiasmo generado por la lectura, los físicos se mantienen sumamente cautos. La observación alcanza un nivel de significación estadística de 2.6 sigma, lo que implica que existe alrededor de un 0.5 % de probabilidad de que el evento responda a un ruido de fondo no identificado. En la física de partículas, el estándar requerido para proclamar un descubrimiento oficial es de 5 sigma, un estricto umbral diseñado para evitar falsas alarmas.

Miembros del equipo científico en el tanque de agua de LZ tras la instalación del detector exterior. Crédito: Matthew Kapust/Sanford Underground Research Laboratory.

«Estamos muy intrigados al ver este evento en los datos, en una región donde esperamos que aparezca la materia oscura y donde las interferencias son extremadamente bajas», señaló Rick Gaitskell, portavoz del proyecto LUX-ZEPLIN y profesor de la Universidad de Brown. «Con un solo evento no queremos adelantarnos. No afirmamos haber descubierto la materia oscura, pero hemos visto algo fascinante que deseamos compartir para recibir el análisis de la comunidad científica».

El detector opera con toneladas de xenón líquido ultrapuro a profundidades extremas para aislar cualquier radiación del entorno exterior. Aaron Manalaysay, físico del Laboratorio Nacional Berkeley, destacó la singularidad del registro: «Es el primer ejemplo en cualquier experimento en el que he trabajado de una anomalía que parece válida en todos los sentidos. Por supuesto, seguimos devanándonos los sesos pensando si se nos escapó algún mecanismo raro, pero es emocionante considerar si esta podría ser la primera pista de la materia oscura».

A la espera de más datos para confirmar el hallazgo

Expertos independientes, como el astrofísico de la Universidad de Harvard Avi Loeb, recuerdan que en la historia de la ciencia abundan las señales provisionales de 2 o 3 sigma que terminan desvaneciéndose al recopilar más información. Para el investigador, este resultado es un indicio que merece ser observado de cerca antes de sacar conclusiones apresuradas.

Vista desde abajo del detector exterior de LZ, utilizado para descartar la radiactividad que pueda imitar una señal de materia oscura. Crédito: Matthew Kapust/Sanford Underground Research Laboratory.

«El progreso en la ciencia se impulsa con más datos y mejores instrumentos, no con creencias. El destino final de este hallazgo no se determinará escudriñando más este mismo conjunto de datos, sino observando si un detector de próxima generación como el XLZD ve reaparecer esta misma señal con mejores estadísticas o si se desvanece, como ha ocurrido históricamente con la mayoría de estas pistas», concluyó el astrofísico.

Fuente: Stanford/SLAC. Edición: MP.