LUX para detectar Materia Oscura

Por Martin Arin

El Large Underground Xenon (LUX), es un experimento para tratar detectar la materia oscura (MO), que se encuentra en nivel 4850 del Sanford Lab.

LUX use two honey combed shaped arrays of photomultiplier tubes that can pick up a single photon of light. This photo taken during the assembly of the detector shows the top most array.
LUX usa trenes de tubos fotomultiplicadores con forma de panal de abejas. Tienen la capacidad para detectar un solo foton.

Hasta hoy es el detector más sensible de materia oscura en el mundo.

Los investigadores han mejorado el nivel de sensibilidad del detector, lo que aumenta considerablemente su capacidad de encontrar WIMPs (partículas masivas de interacción débil), que son uno de los mejores candidatos para explicar la MO.

La Materia Oscura

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El LUX, con el uso de un nuevo conjunto de técnicas de calibración, ha re-analizado los datos de la investigación recogidos durante la primera época (tres meses de 2013), y ha logrado descartar las posibles detecciones de MO a niveles de masa mucho mas bajos que antes.

“Es vital que continuemos impulsando las capacidades de nuestro detector en la búsqueda de las elusivas partículas de MO”, dijo Rick Gaitskell, profesor de Física en la Universidad de Brown.

Se cree que la MO es la forma dominante de la materia en el Universo y las WIMPs se encuentran entre los principales candidatos. Sin embargo, interactuan tan raramente con otras partículas, que aún no se han detectado directamente.

Como es el detector

LUX se compone de un tercio de tonelada de xenón líquido ultra puro, rodeado con detectores sensibles a la luz dentro de un recipiente de titanio.

En las raras ocasiones cuando una partícula de MO choca con un átomo de xenón dentro del detector, el átomo retrocederá y emitirá un pequeño destello de luz, que será detectado por sensores.

Hasta el momento, LUX no ha detectado ninguna señal, pero su exquisita sensibilidad ha permitido a los científicos al menos descartar una vasta cantidad de partículas que podrían ser de MO.

Diagrama esquematico LUX
Un diagrama esquemático del LUX. Es realmente pequeño. En 2016 será reemplazado por el LZ, 30 veces mayor.

Las nuevas técnicas de calibración incluyen neutrones inyectables, que actúan como sustitutos de partículas de MO.

La naturaleza de la interacción de los neutrones y los átomos de xenón se cree que es muy similar a la interacción entre la MO y el xenón.

“Es sólo que las partículas de MO interactúan mucho más debilmente…. un millón de millones de millones de millones de veces más débil”, dijo Gaitskell.

Lo describe como un “gigantesco juego de billar con un neutrón como la bola blanca y los átomos de xenón como las bolas rayadas y lisas.”

Además, los científicos del LUX inyectan gases radiactivos en el detector para comprender mejor su respuesta.

“Y la búsqueda continúa”, dijo Dan McKinsey, “La última comenzó a finales de 2014 y se espera que continúe hasta junio de 2016. Estaremos muy contentos de ver si las partículas de materia oscura se han mostrado en los nuevos datos.”

A finales de 2016, LUX será retirado para dar paso a un detector mucho mayor: el LUX-ZEPLIN (LZ), que se llenará con 10 toneladas de xenón.

La búsqueda mundial de MO tiene como objetivo responder a una de las preguntas más grandes sobre la composición de nuestro universo.