A 1.600 metros bajo tierra, científicos intentan abrir la puerta al lado oculto del universo
El proyecto LUX-ZEPLIN, enterrado a más de un kilómetro de profundidad en Dakota del Sur, estableció nuevos límites en la búsqueda de las enigmáticas partículas que componen la mayor parte del universo. Sus resultados redefinen el mapa hacia la comprensión de la materia oscura.
Comprender qué es la materia oscura —ese componente invisible que representa la mayor parte de la masa del cosmos— sigue siendo uno de los grandes desafíos de la física moderna. El experimento LUX-ZEPLIN (LZ), considerado el detector más sensible del mundo, acaba de publicar nuevos resultados que afinan la búsqueda de uno de los principales candidatos teóricos: las partículas masivas débilmente interactivas, conocidas como WIMPs por sus siglas en inglés.
“Siempre esperamos descubrir una nueva partícula, pero también es fundamental poder establecer límites sobre lo que la materia oscura podría ser”, explicó Hugh Lippincott, físico experimental de la Universidad de California en Santa Bárbara (UCSB). Aunque los científicos llevan décadas convencidos de su existencia, la materia oscura sigue sin dejarse detectar directamente, incluso cuando moldea galaxias y mantiene unido el entramado cósmico.
Un laboratorio a un kilómetro bajo tierra
El detector LZ opera casi a una milla bajo la superficie, en las instalaciones subterráneas del Sanford Underground Research Facility (SURF), en Dakota del Sur. Allí, protegido de la radiación de fondo, busca señales diminutas que podrían revelar la presencia de una WIMP.
En su análisis más reciente, el equipo examinó datos recolectados durante 280 días de observación, sumando 220 días nuevos —entre marzo de 2023 y abril de 2024— a los 60 de su primer ciclo operativo. Para 2028, se espera completar mil días de mediciones.
El corazón del experimento está compuesto por dos cámaras de titanio llenas con diez toneladas de xenón líquido ultrapuro, un entorno silencioso y denso que permite registrar los destellos más débiles de luz generados por una posible colisión con una WIMP. A su alrededor, un Detector Externo (OD) con líquido centelleante cargado con gadolinio ayuda a distinguir las señales auténticas del ruido de fondo.
Aislamiento extremo para escuchar el universo
El secreto de la sensibilidad de LZ radica en su capacidad para reducir las señales falsas. Al estar enterrado bajo tierra, el detector queda protegido de los rayos cósmicos, y su estructura —formada por miles de componentes de baja radiación— minimiza la interferencia natural del entorno. Cada capa del sistema cumple una función: bloquear radiación externa o rastrear interacciones que podrían imitar a la materia oscura.
Además, el equipo utiliza avanzadas técnicas de análisis para filtrar los eventos espurios y mantener intacta la integridad de los datos.
Los impostores más escurridizos
Entre los principales enemigos del experimento se encuentran los neutrones, partículas subatómicas presentes en casi todos los átomos y capaces de producir señales indistinguibles de las WIMPs. Para resolver este desafío, científicos de la UCSB lideraron el diseño del Detector Externo, clave para descartar interacciones de neutrones y validar posibles detecciones reales.
Otro imitador frecuente es el radón, un gas radiactivo que puede emitir una secuencia de desintegraciones fácilmente confundibles con la materia oscura. “En esta fase logramos identificar esas secuencias completas en el detector y evitar confusiones”, detalló el físico Jack Bargemann.
Ciencia sin sesgos
Para evitar interpretaciones humanas erróneas, la colaboración LZ aplica un método llamado “salting”, que introduce señales falsas de WIMPs en los datos durante la recolección. Solo al final del análisis —cuando los datos se “desalinizan”— los científicos descubren cuáles eventos eran reales. Así se elimina cualquier sesgo inconsciente en la interpretación.
“Estamos explorando una región donde nadie había buscado antes”, afirmó Scott Haselschwardt, coordinador del estudio. “Cuando trabajas al límite del conocimiento, es esencial mantener la objetividad”.
Un paso más hacia el misterio cósmico
Los resultados del LZ reducen considerablemente las posibilidades de lo que las WIMPs podrían ser, ayudando a descartar modelos equivocados del universo y a guiar futuras investigaciones. Pero su valor va más allá: el detector también puede captar fenómenos raros, como neutrinos solares o decaimientos poco comunes de isótopos de xenón.
Con más de 250 científicos de 38 instituciones en seis países, la colaboración LUX-ZEPLIN se prepara para seguir recopilando datos y desarrollar una versión aún más avanzada: XLZD, el futuro detector de próxima generación que promete acercar a la humanidad un paso más a comprender la materia invisible del cosmos.
Referencia de la noticia
J. Aalbers, et.al, Dark Matter Search Results from 4.2 Tonne−Years of Exposure of the LUX-ZEPLIN (LZ) Experiment, 1 July 2025, Physical Review Letters.