El detector de materia oscura puede haber detectado accidentalmente energía oscura en su lugar

El año pasado, los físicos encontraron un detector experimental de materia oscura. Señal extraña Esto puede sugerir una nueva física, con algunos sospechosos resaltados. Ahora, los científicos de Cambridge han propuesto una respuesta que no se consideró en el momento del experimento Energía oscura, una fuerza misteriosa que acelera la expansión del universo.

Se cree que supera el problema habitual en 5 a 1, la materia oscura sigue siendo difícil de alcanzar. No interactúa con la luz y parece revelarse principalmente a través de los efectos de la gravedad en escalas cósmicas como estrellas, galaxias y cúmulos de galaxias. Sin embargo, de vez en cuando, las partículas de materia oscura pueden golpear partículas de materia normal de manera detectable, utilizando el equipo adecuado.

XENON1T Era una versión de ese dispositivo. Los experimentos llevados a cabo en Italia entre 2016 y 2018 fueron esencialmente grandes tanques llenos de xenón líquido y almacenados a gran profundidad. La idea era que a medida que las partículas de materia oscura atraviesan el tanque, los átomos de xenón se excitan para producir un destello de luz y electrones libres que pueden ser detectados por una serie de sensores.

La instalación XENON 1T de la izquierda es un tanque de agua que contiene el equipo en sí, con un cartel que muestra el contenido. A la derecha hay un edificio de servicios de tres pisos.

Colaboración de xenón

Pero no está tan cortado y seco como podría escuchar. Otras partículas conocidas pueden tener el mismo efecto. Poner el experimento bajo tierra puede ayudar a reducir este ruido, pero no todo. Por lo tanto, los científicos calculan el nivel de fondo esperado del evento para ver si la detección real es mayor que eso.

Y seguramente lo fue. El año pasado, los científicos informaron de un “evento sorprendentemente excesivo” 53 para ser exactos, excediendo los 232 antecedentes esperados. Algo extraño parecía estar pasando, ¿era materia oscura?

Un candidato prometedor en ese momento era una partícula elemental ficticia llamada Sun Axion. Como su nombre lo indica, estos son producidos por el Sol y no se consideran candidatos para la materia oscura por sí mismos, pero como lo son otros tipos de axiones, puede encontrar evidencia de cualquiera de ellos. Es un gran paso.

Sin embargo, después de una mayor investigación, el equipo de Cambridge afirma que se necesita una gran cantidad de axiones solares para generar las señales observadas. En cambio, sugieren otra causa, las partículas portadoras de fuerzas de energía oscura. Es el nombre que se le da al repelente que parece estar acelerando la expansión del universo, y uno de sus modelos incluye al llamado. Partículas “camaleón”.

Básicamente, se espera que estas partículas tengan diferentes masas e influencias según la cantidad de sustancia que las rodea. Por lo tanto, en áreas de alta densidad como la Tierra, la masa es grande, pero la fuerza actúa solo a una distancia muy corta. Sin embargo, en el espacio interestelar, la masa de camaleones es pequeña, pero el efecto es mucho mayor. Este tipo de cambio explicaría la extraña observación de que la energía oscura no parece tener ningún efecto local, pero tiene un fuerte efecto en la escala de la galaxia.

Esa hipótesis puede parecer demasiado útil y falsa, pero ese es su propósito. Es decir, una idea que puede probar para encontrar pruebas a favor o en contra. Y el equipo de Cambridge afirma que pueden haber encontrado evidencia de Chameleon como un portador de energía oscura más allá del evento en XENON1T.

Fondo de la cámara XENON 1T
Fondo de la cámara XENON 1T

Colaboración de xenón

Los investigadores han modelado lo que sucede cuando las partículas de camaleón generadas por el sol pasan a través del detector XENON1T en una región ferromagnética llamada tacoclina. Y ciertamente, la señal fue muy similar a la observada.

“Fue realmente sorprendente que este exceso pudiera, en principio, ser causado por la energía oscura en lugar de la materia oscura”, dice el Dr. Sunny Vagnotzi, el primer autor del estudio. “Es realmente especial cuando las cosas encajan así”.

Por supuesto, el caso no estaba cerrado. Los eventos excesivos aún no se han confirmado adecuadamente, pero las versiones avanzadas del experimento pueden confirmar los resultados.

Primero, debemos saber que esto no es solo una casualidad, dice el coautor de la investigación, el Dr. Luca Bicinelli. “Si el XENON 1T realmente ve algo, se espera que los experimentos futuros muestren un exceso similar, pero esta vez hay una señal mucho más fuerte”.

El estudio fue publicado en la revista Revisión física D.

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