Los resultados de su primera ejecución indican que XENON1T es el detector de materia oscura más sensible de la Tierra. La sensibilidad del detector, un centinela subterráneo que espera una colisión que confirme una hipótesis, se debe tanto a su tamaño como a su "silencio". Protegido por rocas y agua, y purificado con un sofisticado sistema, el detector demostró un nuevo nivel récord de radiactividad bajo, muchos órdenes de magnitud por debajo del material circundante en la Tierra.

"Estamos viendo datos de muy buena calidad de este detector, que nos dice que está funcionando perfectamente, "dijo Ethan Brown, un miembro de XENON1T Collaboration, y profesor asistente de física, física Aplicada, y astronomía en el Instituto Politécnico Rensselaer.

La materia oscura se teoriza como uno de los componentes básicos del universo, cinco veces más abundante que la materia ordinaria. Pero debido a que no se puede ver y rara vez interactúa con la materia ordinaria, su existencia nunca ha sido confirmada. Varias mediciones astronómicas han corroborado la existencia de materia oscura, lo que lleva a un esfuerzo mundial para observar directamente las interacciones de las partículas de materia oscura con la materia ordinaria. Hasta el presente, las interacciones han demostrado ser tan débiles que han escapado a la detección directa, obligando a los científicos a construir detectores cada vez más sensibles.

Desde 2006, XENON Collaboration ha operado tres detectores de xenón líquido sucesivamente más sensibles en el Laboratorio Subterráneo Gran Sasso (LNGS) en Italia, y XENON1T es su empresa más poderosa hasta la fecha y el detector más grande de su tipo jamás construido. Las interacciones de las partículas en el xenón líquido crean pequeños destellos de luz, y el detector está diseñado para capturar el destello de la rara ocasión en la que una partícula de materia oscura choca con un núcleo de xenón.

Pero otras interacciones son mucho más comunes. Para proteger el detector tanto como sea posible de la radiactividad natural en la caverna, el detector (una cámara de proyección de tiempo de xenón líquido) se encuentra dentro de un criostato sumergido en un tanque de agua. Una montaña sobre el laboratorio subterráneo protege aún más al detector de los rayos cósmicos. Incluso con escudos del mundo exterior, los contaminantes se filtran en el xenón de los materiales utilizados en el detector. Entre sus contribuciones, Brown es responsable de un sistema de purificación que limpia continuamente el xenón en el detector.

"Si el xenón está sucio, no veremos la señal de una colisión con materia oscura, ", Dijo Brown." Mantener el xenón limpio es uno de los mayores desafíos de este experimento, y mi trabajo implica el desarrollo de nuevas técnicas y nuevas tecnologías para seguir el ritmo de ese desafío ".

Brown también ayuda a calibrar el detector para garantizar que las interacciones que se registran se puedan identificar correctamente. En casos raros, por ejemplo, la señal de un rayo gamma puede acercarse a la señal esperada de una partícula de materia oscura, y una calibración adecuada ayuda a descartar señales positivas falsas similares.

En el documento "Primeros resultados de búsqueda de materia oscura del experimento XENON1T" publicado en arXiv.org y enviado para su publicación, la colaboración presentó los resultados de una ejecución de 34 días de XENON1T desde noviembre de 2016 hasta enero de 2017. Si bien los resultados no detectaron partículas de materia oscura, conocidas como "partículas masivas de interacción débil" o "WIMP", la combinación de niveles récord de radiactividad bajos con el tamaño del detector implica un excelente potencial de descubrimiento en los próximos años.

"Una nueva fase en la carrera para detectar materia oscura con detectores masivos de fondo ultrabajo en la Tierra acaba de comenzar con XENON1T, "dijo Elena Aprile, profesor de la Universidad de Columbia y portavoz del proyecto. "Estamos orgullosos de estar a la vanguardia de la carrera con este increíble detector, el primero de su tipo ".