A medida que la búsqueda de WIMP continuó desinflándose, hace unos años, los científicos de XENON se dieron cuenta de que podían usar su experimento para buscar otros tipos de partículas desconocidas que pudieran pasar a través del detector: partículas que explotan en un electrón en lugar de un núcleo de xenón.

Trataron este «retroceso electrónico» como ruido de fondo, y de hecho muchos de estos eventos son causados ​​por fuentes cotidianas como el plomo radiactivo y los isótopos de criptón. Pero después de hacer mejoras a lo largo de los años para reducir drásticamente sus impurezas de fondo, los investigadores descubrieron que podían buscar señales con poco ruido.

En su nuevo análisis, los físicos examinaron el retroceso electrónico en el primer año de datos XENON1T. Esperaban ver aproximadamente 232 de estos contratiempos, causados ​​por fuentes conocidas de contaminación de fondo. Pero el experimento vio 285, un excedente de 53 que significa una fuente no contabilizada.

El equipo mantuvo el hallazgo en secreto durante aproximadamente un año. «Hemos trabajado y trabajado y tratamos de entender», dijo Aprile. «Quiero decir, ¡estos pobres estudiantes!» Después de descartar todas las posibles fuentes de error que se les ocurrieron, los investigadores propusieron tres explicaciones que se adaptarían al tamaño y la forma de la protuberancia en sus gráficos de datos.

El primero y quizás el más emocionante es el ‘axión solar’, una partícula hipotética producida en el sol que se asemeja a un fotón, pero con una pequeña cantidad de masa.

Todos los axiones producidos recientemente en el sol no pueden ser la materia oscura que ha formado el cosmos desde la prehistoria. Pero si el experimento ha detectado ejes solares, significa que hay ejes. «Tal axión también podría producirse en el Universo temprano y luego formar parte de la materia oscura», dijo Peter Graham, un físico de partículas en la Universidad de Stanford que teoriza sobre los axiones y las formas de detectarlos.

Los investigadores dijeron que la energía de los ejes solares derivada de la protuberancia de XENON1T no se ajusta a los modelos de materia oscura de axiones más simples, pero es probable que los modelos más complicados los reconcilien.

Otra posibilidad es que los neutrinos, la más misteriosa de las partículas conocidas de la naturaleza, pueden tener grandes momentos magnéticos, lo que significa que son como pequeños imanes de barra. Tal propiedad les permitiría dispersar electrones más rápido, lo que explica el exceso de retroceso electrónico. Graham dijo que los neutrinos de momento magnético «también serían muy emocionantes porque indican una nueva física fuera del modelo estándar».

Pero también es posible que rastros de tritio, un isótopo de hidrógeno raro, estén presentes en el tanque de xenón y que su descomposición radiactiva genere retroceso electrónico. Esta posibilidad «no se puede confirmar ni excluir», escribió el equipo XENON1T en su documento.

Investigadores externos dicen que «no hay banderas rojas sino naranjas», como dijo Falkowski, lo que indica la respuesta aburrida. Lo más importante, cuando el sol crea axiones, todas las estrellas lo hacen. Estos axiones extraen una pequeña cantidad de energía de la estrella, como el vapor, que lleva la energía lejos de un hervidor de agua hirviendo. Con estrellas muy calientes como gigantes rojas y enanas blancas, donde la producción de axiones sería mayor, esta pérdida de energía sería suficiente para enfriar las estrellas. «Una enana blanca produciría tantos axiones que no veríamos enanas blancas calientes hoy», dijo Zurek.

Los neutrinos con grandes momentos magnéticos están igualmente insatisfechos: en comparación con los neutrinos estándar, las estrellas se producirían más espontáneamente, quitando más energía de las estrellas y las estrellas calientes se enfrían más de lo observado.

Pero esa lógica puede ser defectuosa, o alguna otra partícula o efecto podría explicar el golpe XENON1T. Afortunadamente, la comunidad de física no tiene que esperar mucho por las respuestas; El sucesor de XENON1T, el experimento XENONnT, que verificará el retroceso en 8.3 toneladas de xenón, está en camino de comenzar la recopilación de datos a finales de este año. «Si el excedente está ahí y al mismo nivel», dijo Grandi, «esperamos poder distinguir [the possibilities] recopilar datos en unos pocos meses. «

«Una cosa está clara», dijo Juan Collar, un físico de la materia oscura de la Universidad de Chicago que no está involucrado en el experimento. “El programa XENON continúa abriendo nuevos caminos en el campo de la materia oscura. El experimento más sensible será el primero en encontrarse inesperadamente, y XENON sigue firmemente comprometido con esa preciada pole position. «

Historia original reimpreso con permiso de Quanta Magazine, una publicación editorial independiente de la Fundación Simons cuya misión es aumentar la comprensión pública de la ciencia mediante la investigación de desarrollos y tendencias en matemáticas y ciencias naturales y biológicas.


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