Un equipo de científicos han descubierto el «evento más raro jamás registrado», en un gran avance como parte de los intentos de resolver un misterio de materia oscura.

El proceso toma más de un billón de veces la edad del universo. Y ha sido descubierto por científicos por primera vez.

El descubrimiento revolucionario fue hecho por científicos que trabajaban un instrumento especial, construido para rastrear la materia oscura, la partícula más escurridiza del universo.

El evento más importante fue el decaimiento radioactivo del xenón-124.

Ethan Brown, profesor asistente de física en Rensselaer y coautor del estudio, dijo en un comunicado:

Realmente vimos que esta descomposición sucedió. Es el proceso más largo y lento que se haya observado directamente, y nuestro detector de materia oscura fue lo suficientemente sensible como para medirlo. Es asombroso haber presenciado este proceso, y dice que nuestro detector puede medir lo más raro jamás registrado”.

La investigación

La investigación provino de la colaboración XENON, que ejecuta un instrumento conocido como XENON1T. Es un tanque de 1.300 kilogramos con xenón líquido superpuro, que puede protegerse de los rayos cósmicos al ser enterrado en agua, a 1.500 metros debajo de las montañas Gran Sasso en Italia.

El detector XENON1T se muestra aquí y se instala de manera subterránea en las instalaciones de LNGS en Italia. Crédito: XENON1T

El proyecto dirigido por científicos que buscan materia oscura, que es cinco veces más abundante que la materia ordinaria, pero nunca se ha observado directamente. Esperan estudiarla observando los pequeños destellos de luz que se crean cuando las partículas golpean el xenón dentro del detector.

Aunque está buscando la interacción entre las partículas de materia oscura y el núcleo dentro de los átomos de xenón, en realidad puede ver cualquier señal que ocurra dentro del tanque.

Fue una de esas interacciones que los científicos detectaron cuando vieron un protón dentro del núcleo de un átomo de xenón transformarse en un neutrón. Eso sucede como consecuencia de un evento muy raro: cuando un protón absorbe dos electrones, lo que se denomina «captura de doble electrón».

Eso solo puede suceder cuando dos de esos electrones están justo al lado del núcleo, en el momento exacto.

Brown dijo:

Eso es una cosa rara multiplicada por otra cosa rara, por lo que es extremadamente rara”.

El detector XENON1T, con su criostato de fondo bajo, se encuentra en el centro de un gran escudo de agua para proteger el instrumento contra los fondos de rayos cósmicos. Crédito: XENON1T

Los científicos descubrieron que los electrones se reorganizaron cuando dieron paso a los dos electrones que habían sido absorbidos por el núcleo.

Brown dijo:

Los electrones en doble captura se eliminan de la capa más interna alrededor del núcleo, y eso crea espacio en esa capa. Los electrones restantes colapsan hasta el estado fundamental, y vimos este proceso de colapso en nuestro detector”.

El descubrimiento les permite a los científicos ver la vida media del isótopo xenón directamente, observando su decaimiento radioactivo a medida que ocurre. Tal logro nunca ha sido posible antes, dijeron los investigadores.

Curt Breneman, decano de la Escuela de Ciencias, dijo en un comunicado:

Este es un hallazgo fascinante que avanza las fronteras del conocimiento sobre las características más fundamentales de la materia. El trabajo del Dr. Brown para calibrar el detector y garantizar que el xenón se restregó al más alto nivel de pureza fue crítico para realizar esta observación importante”.

El estudio científico ha sido publicado en la revista Nature.