El detector de materia oscura PandaX-4T observa indicios de neutrinos a 2.64 sigmas

Por Francisco R. Villatoro, el 17 julio, 2024. Categoría(s): Ciencia • Física • Noticia CPAN • Noticias • Physics • Science ✎ 3

El detector de materia oscura XENONnT ha observado indicios a 2.73 sigmas de neutrinos solares ⁸B (LCMF, 10 jul 2024), resultado aún no publicado en arXiv. Otros detectores de materia oscura también lo lograrán. Se publica en arXiv que el detector chino PandaX-4T ha observado indicios a 2.64 sigmas del flujo de neutrinos ⁸B (la significación estadística es similar a la de XENONnT). PandaX-4T también es un detector de xenón líquido, situado en el Laboratorio Subterráneo de Jinping en China. Se han analizado los datos de 95 días durante la puesta en servicio (Run 0, commissioning) y de 164 días de la primera ronda de toma de datos (Run 1). Se han observado 3 sucesos (se esperaban 2.8±0.5) en una exposición de 1.25 toneladas-año por el método de la coincidencia de señales de ionización y de centelleo, y 332 sucesos (sobre un fondo 251±32), es decir,  75±28 sucesos en una exposición de 1.04 toneladas-año por el método de ionización. Como resultado se estima un flujo de neutrinos ⁸B de (8.4 ± 3.1)×10⁶ cm⁻²s⁻¹, compatible con la predicción del modelo estándar. La combinación naïve del resultado de PandaX-4T con el de XENONnT ofrece una significación combinada de unas (2.73² + 2.64²)⁰’⁵ = 3.7 sigmas.

La «niebla» de neutrinos es resultado de la dispersión elástica coherente entre neutrinos y núcleos (CEνNS), que fue propuesta en 1984 por Drukier y Stodolsky como método de detección de neutrinos. En 1985, Goodman y Witten (sí, el de teoría de cuerdas) propusieron usar la misma idea para detectar partículas WIMP de materia oscura. La CEνNS fue observada por primera vez en 2017 usando neutrinos de aceleradores y un detector de CsI (LCMF, 04 ago 2017). Este año se ha logrado la primera detección usando detectores de xenón. La probabilidad de detección de neutrinos depende de la energía (el origen) del neutrino y resulta ser muy poco homogénea; como muestra la figura, hay regiones con alta probabilidad de detección rodeadas de zonas con muy baja probabilidad. La región asociada a los neutrinos solares ⁸B para el xenón (como muestra la figura) está alrededor de una sección eficaz de 3×10⁻⁴⁶ cm² y una masa para una partícula WIMP del orden de 5.5 GeV/c². Gracias a la estimaciones precisas de la «niebla» de neutrinos se podrá diferenciar entre sucesos de tipo neutrino y de candidatos a partículas WIMP de materia oscura. El artículo es PandaX Collaboration, «First Measurement of Solar ⁸B Neutrino Flux through Coherent Elastic Neutrino-Nucleus Scattering in PandaX-4T,» arXiv:2407.10892 [hep-ex] (15 Jul 2024), https://arxiv.org/abs/2407.10892.



3 Comentarios

  1. Hola Francis.
    Tu titular me resulta confuso, porque según lo que leo, son detectores de neutrinos que quizá puedan detectar materia oscura.
    Saludos.

    1. Alejol9, PandaX-4T es un detector de materia oscura basado en xenón líquido (como PandaX-II). También se pretende usarlo para estudiar la desintegración doble beta sin neutrinos (si los neutrinos son de Majorana), como PandaX-III. Pero PandaX-4T no es un detector de neutrinos. No sé dónde lo habrás leído, pero no es cierto (bueno, no será cierto hasta que sea capaz de observar neutrinos 8B con cinco sigmas, algo que ocurrirá dentro de unos años).

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