La colaboración XENON presentó el miércoles 22 de marzo los resultados de XENONnT, el experimento de última generación del proyecto XENON, dedicado a la búsqueda directa de materia oscura en forma de partículas masivas de interacción débil (WIMP). Con una exposición inicial ligeramente superior a 1 tonelada.año y un análisis ciego, los datos (En tecnología de la información (TI), un dato es una descripción elemental, a menudo…) son consistentes con la hipótesis de ‘un ruido de fondo (En su sentido común, la palabra ruido se acerca al significado principal de la palabra sonido….) solo. XENONnT por lo tanto establece nuevos límites a la interacción (Una interacción es un intercambio de información, afectos o energía entre dos agentes dentro de…) de los WIMPs con la materia (La materia es la sustancia que compone todo el cuerpo teniendo una realidad tangible. Su.. .) común. Gracias a un ruido de fondo cinco veces menor, XENONnT mejoró significativamente los resultados del experimento XENON1T, obtenidos con una exposición similar.
Este dispositivo permite reconocer y eliminar eventos de neutrones capaces de imitar la firma de WIMP.
El experimento XENONnT fue diseñado para buscar partículas de materia oscura con un orden de magnitud de sensibilidad mayor que su predecesor. El detector cilíndrico (Un detector es un dispositivo técnico (instrumento, sustancia, materia) que cambia…) cilíndrico en el corazón del experimento es una cámara de proyección (La proyección cartográfica es un conjunto de técnicas para representar la superficie de. . .) temporal (TPC). Con una altura y un diámetro (En un círculo o una esfera, el diámetro es un segmento de línea que pasa por el centro…) de aproximadamente 1,5 metros, está lleno de xenón líquido ultrapuro mantenido a -95°C. Una masa de 5900 kg de xenón de los 8600 kg necesarios para el funcionamiento del detector constituye el blanco activo para las interacciones con las partículas. Está instalado dentro de un veto Cherenkov para muones y neutrones, en lo profundo de los Laboratorios Nacionales Gran Sasso (INFN), Italia. XENONnT se construyó y luego se puso en servicio entre la primavera (Primavera (del latín primus, primero, y tempus, tiempo, esta temporada una vez que marca el…) 2020 y la primavera de 2021 y tomó estos primeros datos científicos el 97, 1 día, del 6 de julio al 10 de noviembre de 2021.
La firma de una interacción entre un WIMP y un átomo de xenón es un pequeño destello de luz de centelleo acompañado de un puñado de electrones de ionización (la ionización es la acción de eliminar o agregar cargas a un átomo o un…). Estos son impulsados por un campo eléctrico (en física, un campo eléctrico es un campo creado por partículas…) aplicado a la parte superior del TPC donde luego son extraídos por un campo eléctrico más fuerte en el xenón gaseoso, sobre el líquido, produciendo una segunda señal de centelleo. Las dos señales luminosas son detectadas por fotodetectores ultrasensibles, que proporcionan información sobre energía (En el sentido común, energía designa todo lo que permite trabajar, fabricar…) y posición en 3D, evento por evento.
Los experimentos de investigación de materia oscura requieren el nivel más bajo posible de radiactividad natural, tanto de fuentes inherentemente presentes en el líquido objetivo de xenón, materiales (un material es un material de origen natural o artificial que el hombre moldea para…) construcción y el medio ambiente (el medio ambiente es todo lo que nos rodea, es el conjunto de elementos naturales y…). Este está dominado por átomos de radón que son emitidos constantemente por los materiales del detector y que son extremadamente difíciles de reducir.
La colaboración XENON fue la primera en desarrollar tecnologías para reducir el radón a un nivel sin precedentes, desde campañas de selección de materiales hasta el sistema de destilación criogénica en línea que elimina activamente el radón del xenón. Otro fondo radiactivo importante proviene de los neutrones generados por la radiactividad de los materiales del detector. En XENONnT se ha reducido su impacto gracias a un nuevo detector de veto de neutrones (Neutronics es el estudio del camino de los neutrones en la materia y de…) instalado en el depósito de agua alrededor del criostato de xenón. Hace posible reconocer y eliminar eventos de neutrones que probablemente imiten la firma de WIMP. El detector XENONnT es tan sensible a interacciones raras que incluso los neutrinos, las partículas más escurridizas conocidas hasta la fecha, deben tenerse en cuenta en el modelo de fondo.
Con este resultado, XENONnT refuerza las limitaciones anteriores de la primera exposición corta.
XENONnT recopila más datos, con condiciones de detección mejoradas y un nivel de ruido de fondo aún más bajo gracias a una mejora adicional del sistema de eliminación de radón en línea, con el objetivo de aumentar la sensibilidad de los WIMP durante los próximos años.
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