Um único evento apareceu num dos detectores de matéria escura mais sensíveis do mundo e continua sem explicação

Evento de 248 keV observado pelo LUX-ZEPLIN desafia os modelos de fundo, mas sua significância ainda está abaixo do nível exigido para descoberta

Whastapp Facebook Linkedin Twitter COMPARTILHAR O experimento LUX-ZEPLIN registrou uma interação incomum durante uma análise de 220 dias efetivos de dados coletados entre março de 2023 e abril de 2024. O sinal resistiu a meses de verificações e não foi explicado satisfatoriamente pelos fundos conhecidos , mas está longe de provar a detecção de matéria escura. Estatisticamente, ainda é possível que se trate apenas de uma flutuação rara.

O LUX-ZEPLIN, conhecido como LZ, funciona no Sanford Underground Research Facility, em Dakota do Sul, nos Estados Unidos. Seu detector utiliza xenônio líquido para procurar interações extremamente raras capazes de produzir recuos dos núcleos de xenônio, uma assinatura possível de partículas ainda desconhecidas.

Na nova análise, a colaboração ampliou a janela de energia dos recuos nucleares para aproximadamente 270 quiloelétron-volts, permitindo investigar modelos além das interações mais simples de WIMPs. Nesse conjunto apareceu um único evento, denominado LZ.230616, ocorrido em 16 de junho de 2023.

O evento apresentou características compatíveis com um recuo nuclear de aproximadamente 248 keV, com incertezas estatística e sistemática de cerca de 23 keV cada. Ele apareceu numa região em que a quantidade prevista de eventos de fundo conhecidos é pequena.

Os pesquisadores examinaram possibilidades capazes de imitar esse tipo de assinatura, incluindo diferentes classes de eventos raros e efeitos associados ao funcionamento do detector. Mesmo após essas verificações, o evento permaneceu suficientemente incomum para justificar a divulgação e a busca por explicações adicionais.

Este vídeo apresenta o funcionamento do experimento LZ e como ele procura interações associadas à matéria escura.

A análise estatística encontrou uma significância máxima local de 3,4 sigma em alguns dos modelos testados. Esse número diminui para 2,6 sigma quando é considerado o chamado efeito “look-elsewhere”, que leva em conta o fato de várias possibilidades terem sido examinadas.

Uma dificuldade fundamental é determinar se o evento pertence a uma categoria extremamente rara de fundo ainda insuficientemente representada pelos modelos. Detectores tão sensíveis precisam distinguir colisões potencialmente interessantes de radioatividade, partículas secundárias e configurações incomuns de sinais produzidos dentro do equipamento.

A própria colaboração descreve detalhadamente essas possibilidades no site oficial do experimento LUX-ZEPLIN . A ausência de uma explicação convincente neste momento não significa que todas as alternativas convencionais tenham sido definitivamente eliminadas; novos dados podem esclarecer se o evento foi isolado ou parte de um padrão.

A exposição usada nesta busca foi de 2,84 toneladas-ano, correspondente aos 220 dias efetivos analisados.