Un solo evento sitúa al detector LZ frente a la materia oscura

Un destello en xenón líquido ha colocado un número solitario en el centro de la búsqueda de materia oscura. La colaboración LUX-ZEPLIN (LZ) encontró un evento compatible con el retroceso de un núcleo de xenón que recibió 248 kiloelectronvoltios de energía, con incertidumbres estadística y sistemática de 23 kiloelectronvoltios cada una. El detector funciona a unos 1,5 kilómetros de profundidad en el Sanford Underground Research Facility de Estados Unidos, protegido de gran parte de los rayos cósmicos.

El análisis abarcó 220 días efectivos de datos recogidos entre marzo de 2023 y abril de 2024, equivalentes a una exposición de 2,84 toneladas-año. En vez de repetir únicamente la búsqueda convencional de partículas masivas de interacción débil, o WIMPs, el equipo amplió la ventana de retrocesos nucleares hasta unos 270 kiloelectronvoltios. Esa franja permite probar modelos de interacción efectiva y de materia oscura inelástica que depositan más energía en el xenón.

Tras modelar fondos raros y efectos del detector, los investigadores hallaron una tensión de 2,6 sigma con la hipótesis de solo fondo, una vez considerado que se buscó un exceso entre varios modelos y energías. El máximo local fue de 3,4 sigma. Bajo el modelo de fondo adoptado, la cifra global equivale aproximadamente a una probabilidad del 0,5% de producir una discrepancia al menos tan fuerte; no significa que exista un 99,5% de probabilidad de que el evento sea materia oscura. La física de partículas suele exigir 5 sigma para anunciar un descubrimiento.

Si una WIMP causó el retroceso, los modelos favorecidos requieren una masa de al menos 200 gigaelectronvoltios por c², más de 200 veces la masa del protón, y una interacción distinta del escenario elástico más simple. El artículo es una prepublicación enviada a Physical Review Letters y aún no completó la revisión de la revista. Un solo evento tampoco descarta una fuente de fondo desconocida. Más datos decidirán: nuevos eventos con distribuciones compatibles elevarían la significación; su ausencia convertiría el destello en fluctuación o en pista para revisar el detector y sus fondos.