COSINE-100 observa una modulación anual en su ruido de fondo al aplicarle la técnica de análisis de DAMA/LIBRA

Por Francisco R. Villatoro, el 11 agosto, 2022. Categoría(s): Ciencia • Física • Materia oscura • Noticia CPAN • Noticias • Physics • Science ✎ 1

La modulación anual observada a 12.9 sigmas en la señal del detector de materia oscura DAMA/LIBRA tras tomar datos durante 20 años requiere una explicación. Se han propuesta muchas, algunas muy exóticas, pero quizás tengamos la definitiva justo delante. El detector COSINE-100 ha aplicado la misma técnica de análisis usada por DAMA/LIBRA a su propio ruido de fondo. El resultado publicado en arXiv es sorprendente: aparece una modulación anual similar a la de DAMA/LIBRA, pero de fase opuesta. La gran diferencia es que la señal de COSINE-100 es ficticia, una señal espuria en el ruido de fondo. Los físicos de COSINE-100 se atreven a proponer como hipótesis que quizás ocurra lo mismo con la señal de DAMA/LIBRA; en dicho caso, el origen del fondo de ruido de ambos detectores sería muy similar, algo que no parece descabellado pues usan el mismo material de detección, NaI(Tl). Por supuesto, no tengo ninguna duda de que los físicos de DAMA/LIBRA negarán la mayor; para ellos su modulación anual es real, no puede ser ruido, y si coincide en oposición de fase con la modulación del ruido de COSINE-100 es por pura casualidad (una pareidolia de la competencia). Aún así, el nuevo artículo pone una nueva mosca en la oreja de muchos físicos sobre este asunto.

El análisis del ruido de fondo de COSINE-100 usando su propio método conduce a una modulación sinusoidal de la amplitud del ruido con S = 0.0048 ± 0.0055 eventos/kg/keV/día para el rango de energía 1–6 keV y S = 0.0041 ± 0.0056 eventos/kg/keV/día para 2–6 keV; ambas señales con compatibles con cero, luego indican que no existe ninguna modulación en el ruido (parte izquierda de la figura). Sin embargo, si se usa la técnica de análisis de datos de DAMA/LIBRA para la búsqueda de una señal modulada a dicho ruido se obtiene un valor de S=−0.044 ± 0.006 eventos/kg/keV/día para el rango de energía de 1–6 keV y S = −0.046 ± 0.006 eventos/kg/keV/día para 2–6 keV (parte derecha de la figura); ambas señales son diferentes de cero a más de 7 desviaciones típicas y combinadas conducen a S = −0.0098 ± 0.0008 eventos/kg/keV/día, una modulación a más de 12 desviaciones típicas. Sin lugar a dudas es una casualidad bastante sugerente que la señal de DAMA/LIBRA haya alcanzado 12.9 sigmas.

Como ya te comenté, ni COSINE-100 (LCMF, 06 dic 2018), ni ANAIS-112 (LCMF, 03 mar 2021) han observado la modulación anual de DAMA/LIBRA, aunque su objetivo científico es confirmarla (o refutarla). Sus resultados todavía no son concluyentes, lo que no quita que para la mayoría de los físicos la modulación observada tiene que tener un origen espurio; la principal razón es que para explicarla se requiere de la existencia de una partícula de materia oscura con unas propiedades que han sido descartadas por todos los demás detectores de materia oscura capaces de descartarla. O bien la señal es ficticia, o bien, por algún retruque de la Naturaleza, solo afecta a los detectores NaI(Tl) de DAMA/LIBRA, y en contingencia a los de COSINE, ANAIS y SABRE. Hay muy pocas esperanzas de que estos tres detectores confirmen la modulación anual (que podría ser un Nobel en ciernes).

La nueva explicación propuesta por COSINE-100 no es nueva del todo, ya que Buttazzo et al. (2020) ya publicaron que la posible causa de la modulación era la técnica de análisis de datos que introducía una modulación artificial en forma de diente de sierra. Sin embargo, les contestaron Messina et al. (2020) que nanay; para que dicha señal oculta existiera se tendría que haber estimado mal el fondo de  ruido de DAMA/LIBRA en un factor superior a millón para cierto parámetro de su análisis bayesiano. Creo que pronto se publicará una respuesta similar a la sugerencia de COSINE-100; desde DAMA/LIBRA volverá a proferir que ninguna variación temporal del ruido de fondo puede explicar la señal observada. El artículo es G. Adhikari, N. Carlin, …, G. H. Yu, «An induced annual modulation signature in COSINE-100 data by DAMA/LIBRA’s analysis method,» arXiv:2208.05158 [hep-ex] (10 Aug 2022), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2208.05158. Los trabajos de teóricos que he citado son Dario Buttazzo, Paolo Panci, …, Alessandro Strumia, «Annual modulations from secular variations: relaxing DAMA?» Journal of High Energy Physics (JHEP) 2020: 137 (2020) , doi: https://doi.org/10.1007/JHEP04(2020)137, arXiv:2002.00459 [hep-ex] (02 Feb 2020), y Andrea Messina, Marco Nardecchia, Stefano Piacentini, «Annual modulations from secular variations: not relaxing DAMA?» Journal of Cosmology and Astroparticle Physics JCAP04(2020)037 (2020), doi: https://doi.org/10.1088/1475-7516/2020/04/037, arXiv:2003.03340 [hep-ex] (06 Mar 2020).



1 Comentario

  1. No puedo evitar concluir que el empecinamiento con el sesgo estadístico que introduce DAMA/LIBRA en el análisis de los datos responde a algo que no tiene que ver con la Física. Leo, releo sus trabajos y no llego a otra conclusión.

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