Duro varapalo de XENON100 a la modulación anual de DAMA/LIBRA

Dibujo20150820 Parameter space for WIMPs coupling to electrons through axial-vector interactions - xenon100 - science mag

La señal más firme en la Tierra de la existencia de la materia oscura es la modulación anual observada por la colaboración DAMA/LIBRA. Su interpretación teórica requiere materia oscura leptófila. Se publica en Science que la colaboracion XENON100 descarta dicho tipo de materia oscura. Un duro varapalo para DAMA/LIBRA.

DAMA/LIBRA usa yoduro de sodio (NaI) para detectar la materia oscura que interacciona con electrones. Observó una modulación anual conforme la Tierra se mueve alrededor del Sol. XENON100 usa xenón líquido para estudiar dicho tipo de materia oscura, siendo cientos de veces más sensible. No ha observado ninguna señal, descartando los modelos leptófilos de materia oscura con interacción axial-vectorial a 4,4 σ, con interacción especular a 3,6 σ y con interacción luminosa a 4,6 σ. Para una partícula WIMP con masa de 2 GeV/c² se descarta una sección eficaz superior a 6 × 10–35 cm².

El nuevo artículo es The XENON Collaboration, “Exclusion of leptophilic dark matter models using XENON100 electronic recoil data,” Science 349: 851-854, 21 Aug 2015, doi: 10.1126/science.aab2069; más información divulgativa en Jörg Schmiedmayer, Hartmut Abele, “Probing the dark side,” Science 349: 786-787, 21 Aug 2015, doi: 10.1126/science.aac9828.

Dibujo20150820 Contrasting XENON100 data with DAMA-LIBRA - science mag

Esta figura muestra en rojo el espectro energético de la señal observada por DAMA/LIBRA, interpretada como debida a partículas WIMP con interacción axial-vectorial. El azul se observan las observaciones del detector XENON100 (tras 70 días de observación entre abril de 2011 y agosto de 2011). Resultados similares se obtienen para las otras dos interpretaciones leptófilas de la señal de DAMA/LIBRA.

Dibujo20150820 Conceptual illustration of the analysis - science mag

Hay que recordar que XENON100 ha publicado otras búsquedas de materia oscura basadas en la interacción con los núcleos de xenón (no con los electrones) basados en los datos adquiridos entre febrero de 2011 y marzo de 2012, tanto para interacción independiente del espín como dependiente del espín. Dichos resultados negativos apuntaban en contra del resultado de DAMA/LIBRA, pero dejaban la puerta abierta a materia oscura leptófila, que interacciona con los electrones, pero no interacciona con los núcleos. De ahí la importancia del nuevo resultado.

Recuerda que el 4,9% de la energía total del universo es materia (bariónica), el 26,8% es materia oscura y el 68,3% es energía oscura. Observamos la materia oscura en el cosmos gracias a la interacción gravitacional y la buscamos en laboratorio porque suponemos que interacciona (aunque muy poco) con la materia ordinaria. La señal más firme hasta ahora es la modulación anual observada por la colaboración DAMA/LIBRA. Nadie sabe cómo explicarla, pero el nuevo resultado de XENON100 apunta a un fenómeno diferente de la materia oscura.

1 Comentario

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AlejandroAlejandro

Efectivamente, parece el golpe de gracia. A ver que cuentan los responsables de DAMA/LIBRA, estarán bien fastidiados. La ciencia puede ser muy muy cruel.

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