El flujo de muones en Gran Sasso podría explicar la oscilación anual en el detector de materia oscura DAMA/LIBRA

La ciencia avanza sin pausa como una locomotora, arrasando resultados previos que no estén asentados de forma firme. “La modulación anual de la señal en los detectores directos de materia oscura” observada por DAMA/LIBRA y confirmada por CoGeNT, podría ser explicada gracias al flujo de muones de los rayos cósmicos que penetran en el Laboratorio de Gran Sasso, donde está situado DAMA/LIBRA. Tres experimentos que se encuentran allí, MACRO, LVD y Borexino, han encontrado una oscilación anual compatible (en fase) con la de DAMA/LIBRA en el flujo de muones capaces de atravesar la montaña que protege este laboratorio subterráneo. El resultado se ha observado tras analizar los datos de estos tres detectores en los últimos 20 años y confirma la oscilación a 5,2 sigmas de confianza estadística. Por ahora no se puede afirmar que este nuevo resultado explique la oscilación de DAMA/LIBRA sin necesidad de materia oscura, ya que varios estudios teóricos apoyan la hipótesis contraria (que los muones no podían explicar la señal observada). El nuevo estudio además ha encontrado una sorpresa, el flujo oscilatorio observado encontrado presenta una modulación entre 10 y 11 años en fase con el ciclo solar; nadie esperaba que el Sol pudiera producir un flujo de muones con la energía observada que fuera capaz de alcanzar un laboratorio subterráneo como Gran Sasso. Además, los datos de la temperatura de la estratosfera no muestran la existencia de esta oscilación, por lo que los autores del estudio se atreven a calificar como “la anomalía de los muones” a esta discrepancia. Este nuevo resultado dará mucho que hablar en los próximos meses. El artículo, para los interesados en los detalles técnicos del análisis, es Enrique Fernandez-Martinez, Rakhi Mahbubani, “The Gran Sasso muon puzzle,” arXiv:1204.5180.

Esta figura ilustra por qué la modulación de los muones no explica fuera de toda duda la modulación observada por DAMA/LIBRA y cómo aún se mantiene cierta tensión entre ambas modulaciones. La fase de la modulación de muones es de 177,4 ± 2,2 días (con respecto al 1 de enero de 1991) mientras que la de la modulación anual de DAMA/LIBRA es algo menor (de unos 140 días); cambiar el punto de referencia para la medida de la fase no altera esta discrepancia. Este resultado va en la línea de resultados previos basados en un menor número de datos sobre los muones. Aún así, es muy sugerente la existencia de ambas modulaciones en el mismo laboratorio (LNGS). Ahora es el turno de los físicos teóricos que tendrán que darle al coco para tratar de explicar cómo es posible que la modulación anual de los muones explique el resultado observado en los detectores de materia oscura de DAMA/LIBRA. La ciencia, como siempre, apasionante y repleta de sorpresas.

1 Comentario

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amarashiki

Uno de los papers que más interesantes salieron anoche. Y un resultado inesperado y sorprendente que da una vuelta de tuerca más que hace el debate de los resultados sobre experimentos de Dark Matter aún más importante.

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