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El radón radiactivo se deposita en las piezas del detector y genera interferencias similares a las señales de partículas de materia oscura.
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El detector de materia oscura es como una habitación donde intentan escuchar un susurro, mientras cerca crepita la electricidad estática. Este crepitar lo producen los átomos de radón, un gas radiactivo que se filtra de los materiales y del aire. Al depositarse en las rejillas metálicas dentro de la cámara con xenón líquido, al desintegrarse arrancan electrones, imitando la señal de una partícula de materia oscura.
Los físicos construyeron un modelo de este ruido y lo compararon con los datos de los experimentos LUX y LZ. Los cálculos coincidieron, confirmando al culpable. Ahora está claro: para oír el susurro, hay que librarse del crepitar, ya sea limpiando más a fondo las piezas o cambiando el diseño, pues los eventos buscados tienen una energía de apenas unos pocos electrones.
Un giro curioso: el radón nace del uranio, que en dosis insignificantes está presente en los materiales del propio detector; el dispositivo genera interferencias contra sí mismo.
Las interferencias distorsionan el espectro energético, la distribución de electrones donde los físicos buscan anomalías que indiquen nueva física más allá del modelo estándar. Eliminar este fondo acercará la solución al misterio de la masa oculta del Universo.
The dual-phase xenon time projection chamber (TPC) is a powerful technology to detect rare interactions such as scatters of dark matter particles on nuclei. In particular, the built-in gain of ionization signals in a dual-phase TPC makes it sensitive to events in the few-electron regime, as expected from low-mass dark matter interactions. The pursuit of this low-energy sensitivity through ionization-only signal detection has so far been hindered by excessive electron backgrounds observed across experiments. Much of this background is attributed to the plate-out of $$^{222}$$Rn decay chain isotopes on the high voltage electrode grid surfaces that span the full cross section of the TPC. This work presents a first-principle model constructed for this background, the predictions of which are consistent with data from the LZ and LUX experiments. We then discuss mitigation strategies of this background in future dual-phase TPCs and the possibility of applying this grid background model to ionization-only dark matter searches.
El radón que interfiere en la búsqueda de materia oscura es el mismo gas que se acumula en los sótanos y es la segunda causa principal de cáncer de pulmón.
