Se ha inaugurado el detector de materia oscura Xenon1T.

El experimento Xenon1T para la búsqueda de partículas WIMP de materia oscura ya ha sido inaugurado. Tras una primera fase de calibración, sus primeros resultados científicos se publicarán a principios del año 2016 (una semana de toma de datos ya permite límites de exclusión mejores que los de LUX). Situado en el Laboratorio Subterráneo de Gran Sasso (LNGS), a unos 120 km de Roma, Italia, su sensibilidad no tiene precedentes. Se espera que podrá cazar a algunas de las más de cien mil partículas de materia oscura del halo galáctico que atraviesan cada centímetro cuadrado de tu piel cada segundo.

Xenon1T es un detector de partículas WIMP (partículas de materia oscura que interaccionan vía el bosón de Higgs con la materia bariónica). Para ello se usa un tanque con 3500 kg de xenón líquido (marcado como TPC en este dibujo) suspendido y sumergido en un tanque mayor de 700 m³ de agua líquida ultrapura (este segundo tanque de unos 10 m de altura es el que se ve en las fotografías). El xenón líquido se encuentra a –95 °C y su tanque está rodeado de 248 fotomultiplicadores (detectores de fotones) de alta sensibilidad.

La interacción de una WIMP con un nucleón de un átomo de xenón lo ioniza. Como el xenón es un gas noble, se forma un enlace (metaestable) con otro átomo de xenón cercano; este dímero se relaja en dos átomos no ionizados emitiendo luz ultravioleta y electrones (una nube de carga de ionización). Como el xenón líquido es extremadamente transparente, la luz de centelleo (S1) se detecta mediante fotomultiplicadores situados en la parte inferior del tanque de xenón líquido. Usando campos eléctricos muy intensos los electrones de ionización se aceleran para que abandonen el tanque de xenón líquido por la parte superior del tanque y pasen a una región con xenón gaseoso; estos electrones se recombinan con el xenón gaseoso emitiendo luz de centelleo secundaria (S2) que se detecta mediante otros fotomultiplicadores en la parte superior del tanque. La detección en secuencia de ambas señales S1 y S2, así como su cociente de energías, permite discernir entre la interacción WIMP-nucleón e interacciones espúreas debidas a radiación gamma.

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