UN GOLPE EXTRAÑO EN UNA TRAMPA PARA MATERIA OSCURA
La materia oscura constituye la mayor parte de la materia del universo, y sin embargo nadie ha atrapado nunca una partícula de ella. Durante décadas, las candidatas favoritas fueron unas partículas lentas y pesadas llamadas WIMP. Enormes tanques de xenón líquido, enterrados a gran profundidad, esperan que una de ellas choque con un núcleo de xenón y lo haga retroceder.
Un evento que no encaja
El experimento LUX-ZEPLIN (LZ) amplió hace poco su búsqueda a colisiones más fuertes. En su ventana de energía principal, de 5,4 a 50 kiloelectronvoltios, no vio nada inusual. Pero más arriba registró un único evento a 248 kiloelectronvoltios, en una región donde casi no se espera ruido de fondo. Su significación local es de 3,4 sigma: intrigante, no un descubrimiento.
El problema es cinemático. Para golpear un núcleo de xenón con tanta fuerza, una partícula debe llevar un gran momento lineal: unos 246 MeV/c. La materia oscura que deriva lentamente por nuestra Galaxia no puede lograrlo a menos que sea muy pesada, de más de unas 74 veces la masa de un protón. Pero los modelos pesados de ese tipo están ampliamente descartados por el silencio a baja energía.
Partículas ligeras y rápidas de agujeros negros moribundos
Otra forma de dar semejante golpe es una partícula ligera pero extremadamente rápida. Una fuente natural: los agujeros negros primordiales, que según algunas teorías se formaron en el universo muy temprano. Los que tienen la masa de un asteroide (de 10¹¹ a 10¹³ gramos) se estarían evaporando hoy mediante la radiación de Hawking, lanzando todo tipo de partículas más ligeras que su temperatura, posiblemente incluida la materia oscura.
Jitumani Kalita, del Instituto Indio de Tecnología de Guwahati, calculó lo que haría un flujo así dentro de LZ. Para producir el golpe de 248 keV, una partícula entrante necesita unos 123 MeV de energía.
Por qué no puede funcionar
La radiación de Hawking es térmica: produce muchas más partículas de baja energía que de alta energía. Las partículas de 20 a 50 MeV son exponencialmente más comunes que las de 123 MeV. Así que, por cada golpe fuerte, habría una avalancha de golpes suaves, justo donde LZ no vio nada.
Espectros de retroceso previstos en el xenón: ambos modelos producen muchos más eventos a baja energía (izquierda) que a 248 keV (línea de puntos). — Figura 1, Kalita (2026), arXiv:2609.29462.
El autor probó las dos vías de escape habituales:
- Colisiones que se vuelven más fuertes con el momento transferido. Incluso la versión más extrema deja un abultamiento de eventos en torno a 20–30 keV, unas 100 veces mayor que la tasa a 248 keV.
- Partículas que pasan a un estado ligeramente más pesado al chocar. Este truco funciona para la materia oscura lenta. Pero para partículas tan rápidas, el pequeño coste energético es despreciable: el exceso a baja energía sigue siendo más de 1000 veces mayor que la señal.
Su conclusión es un «no-go» estricto: el evento de LZ no puede proceder de materia oscura emitida por agujeros negros primordiales en evaporación.
Un fracaso que aun así enseña
Si se le da la vuelta, el argumento se convierte en una medición. Como LZ no vio ninguna avalancha de eventos de baja energía, esos agujeros negros no pueden ser comunes. Para agujeros negros de unos 2 × 10¹¹ gramos, pueden constituir como mucho alrededor de una millonésima de toda la materia oscura (90 % de confianza). El límite se relaja rápidamente por encima de 10¹³ gramos, donde los agujeros negros son demasiado fríos para influir.
Límites superiores a la proporción de materia oscura formada por agujeros negros primordiales, en función de su masa: la región sombreada queda excluida. — Figura 2, Kalita (2026), arXiv:2609.29462.
Según el autor, los detectores construidos para atrapar materia oscura lenta pueden así sondear también las partículas rápidas que emitirían los agujeros negros en evaporación.
Lo que sigue abierto
Se trata de un estudio teórico de un único autor, sobre un solo evento. El verdadero origen del golpe de LZ sigue siendo desconocido: el artículo descarta una explicación, no propone otra.