Los últimos hallazgos del experimento LUX-ZEPLIN, presentados el 9 de diciembre de 2025 en el Sanford Underground Research Facility (SURF), marcan un avance significativo en la búsqueda de la materia oscura, la misteriosa sustancia que constituye aproximadamente el 85% de la masa del universo pero que nunca ha sido detectada directamente.

Según los investigadores, el experimento ha logrado extender su búsqueda a partículas de materia oscura de baja masa y ha establecido límites mundiales líderes para uno de los principales candidatos: las partículas masivas de interacción débil, conocidas como WIMPs por sus siglas en inglés.

"Hemos podido aumentar aún más la increíble sensibilidad del detector LUX-ZEPLIN con esta nueva serie de experimentos y análisis extendido", explicó Rick Gaitskell, profesor de la Universidad Brown y portavoz de LZ, según el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL).

El experimento LZ es una colaboración internacional que reúne a 250 científicos e ingenieros de 37 instituciones. El detector, gestionado por el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía de EE.UU., opera a casi un kilómetro bajo tierra en el Sanford Underground Research Facility en Dakota del Sur.

Los nuevos resultados utilizan el conjunto de datos más grande jamás recopilado por un detector de materia oscura, con una sensibilidad sin precedentes. El análisis, basado en 417 días de datos recopilados entre marzo de 2023 y abril de 2025, no encontró señales de WIMPs con una masa entre 3 GeV/c² (gigaelectronvoltios/c²), aproximadamente la masa de tres protones, y 9 GeV/c².

"Es la primera vez que los investigadores de LZ han buscado WIMPs por debajo de 9 GeV/c², y los resultados líderes mundiales por encima de 5 GeV/c² reducen aún más las posibilidades de lo que podría ser la materia oscura y cómo podría interactuar con la materia ordinaria", señala el comunicado del LLNL.

Un hito significativo de estos nuevos resultados es la primera detección por parte de LZ de neutrinos provenientes del núcleo del Sol, específicamente neutrinos de boro-8 producidos por la fusión nuclear. Esta detección representa un logro importante en sensibilidad y demuestra la capacidad del experimento para distinguir señales reales extremadamente raras del ruido de fondo.

"Estos resultados son realmente emocionantes porque hemos abierto una nueva ventana al universo como el experimento líder de materia oscura para la materia oscura WIMP en estas masas bajas", afirmó el Dr. Jim Dobson del King's College de Londres, quien lidera uno de los dos centros de datos del experimento, según la información proporcionada por esta institución.

El detector LZ utiliza 10 toneladas de xenón líquido ultrapuro y ultrafrío. Si un WIMP golpea un núcleo de xenón, deposita energía, haciendo que el xenón retroceda y emita luz y electrones que los sensores registran. Al estar profundamente bajo tierra, el detector está protegido de los rayos cósmicos y construido con materiales de baja radiactividad, con múltiples capas para bloquear (o tener en cuenta) otras interacciones de partículas, lo que permite que las raras interacciones de materia oscura destaquen.

La capacidad de LZ para detectar neutrinos solares también proporciona una ventana a cómo la fusión en las estrellas produce neutrinos y cómo interactúan estas partículas. Sin embargo, esta señal también crea ruido de fondo, a veces llamado "niebla de neutrinos", que compite con las interacciones de materia oscura cuando los investigadores buscan partículas de menor masa.

"El detector se calibra regularmente para medir su respuesta a los retrocesos nucleares similares a señales y los retrocesos electrónicos similares a fondo en un rango de energías. Luego usamos estas bandas de calibración para identificar si una señal tiene las características de un WIMP o un neutrino solar o si debe excluirse como ruido de fondo", explicó Rachel Mannino, científica del LLNL que sirve como Gerente de Nivel 2 de LZ, según la misma fuente.

La Universidad de Albany también ha contribuido significativamente al experimento. "La materia oscura es el andamiaje invisible del universo y constituye alrededor del 25 por ciento de él: aunque da forma a las galaxias e impulsa la evolución cósmica, todavía no sabemos qué es realmente y de qué está hecha", dijo Cecilia Levy, profesora asociada de física en UAlbany, según la información proporcionada por esta universidad.

Matthew Szydagis, también de UAlbany, destacó: "La concordancia entre los datos sobre la señal de neutrinos y las simulaciones basadas en el software NEST que creé por primera vez en 2011 es increíble. El poder predictivo de nuestra simulación por computadora ahora se ha probado hasta energías sin precedentes".

La Universidad Estatal de Black Hills (BHSU) también juega un papel clave en esta investigación a través del Campus Subterráneo de BHSU ubicado en el nivel 4850' de SURF. "Los estudiantes en BHSU tienen la rara oportunidad de participar en experimentos líderes mundiales a una milla bajo tierra en SURF", señaló la Dra. Brianna Mount, profesora asociada de Física y directora de laboratorio en el BHUC, según la información proporcionada por esta institución.

LZ está programado para recopilar más de 1,000 días de datos de búsqueda en vivo para 2028, más que duplicando su exposición actual. Con ese enorme conjunto de datos de alta calidad, LZ se volverá más sensible a la materia oscura en masas más altas en el rango de 100 GeV/c² a 100 TeV/c² (teraelectronvoltio). Los colaboradores también trabajarán para reducir el umbral de energía para buscar materia oscura de baja masa por debajo de 3 GeV/c², y buscar formas inesperadas o "exóticas" en las que la materia oscura podría interactuar con el xenón.

"El análisis de datos futuros en estos conjuntos de datos más grandes puede revelar una nueva física emocionante en este rango de energía expandido", añadió Mannino.

Los resultados fueron presentados en una charla científica en SURF y serán publicados en el repositorio en línea arXiv. El artículo también será enviado a la revista Physical Review Letters.