Búsqueda de materia oscura WIMP utilizando una exposición de 3,1 toneladas-año del experimento XENONnT

Área de la Ciencia:

• Física de partículas
• Cosmología
• Astrofísica

Sus antecedentes:

• La naturaleza de la materia oscura sigue siendo uno de los problemas no resueltos más importantes de la física.
• Las partículas masivas de interacción débil (WIMP) son un candidato principal para la materia oscura.
• El experimento XENONnT está diseñado para detectar materia oscura WIMP a través de la dispersión elástica de núcleos de xenón.

Objetivo del estudio:

• Buscar señales de materia oscura WIMP en el experimento XENONnT.
• Establecer nuevos límites en la sección transversal de dispersión WIMP-nucleón.
• Mejorar la sensibilidad de los experimentos de detección de materia oscura.

Principales métodos:

• Análisis de eventos de retroceso nuclear en el detector XENONnT.
• Se utilizó un conjunto de datos combinado de la primera y segunda campañas científicas, con una exposición total de 3,1 toneladas-año.
• Se empleó una técnica de análisis ciego para eventos de retroceso nuclear con energías superiores a 3,8 keV_NR.

Principales resultados:

• No se observó un exceso significativo de eventos por encima del fondo esperado.
• Se establecieron nuevos límites superiores en la sección transversal de dispersión WIMP-nucleón independiente del espín para masas de WIMP superiores a 10 GeV/c².
• Se logró un límite de sección transversal mínima de 1,7 × 10⁻⁴⁷ cm² con un nivel de confianza del 90 % para un WIMP de 30 GeV/c².

Conclusiones:

• Los resultados excluyen un espacio de parámetros significativo para la materia oscura WIMP.
• El experimento XENONnT ha demostrado una mayor sensibilidad en la búsqueda de materia oscura.
• La recopilación y el análisis de datos adicionales continuarán refinando las restricciones de la materia oscura.