El experimento LUX-ZEPLIN (LZ) ha detectado recientemente un evento anómalo consistente con un retroceso nuclear de aproximadamente 248 keV. Este tipo de eventos, con energías de retroceso inusualmente altas, son de gran interés para la búsqueda de materia oscura (DM). Un nuevo estudio ha investigado el canal inelástico de xenón (χ + Xe → χ + Xe*), que ofrece una vía complementaria para interpretar estos retrocesos, especialmente si son causados por interacciones de partículas de materia oscura. Este canal implica la excitación del núcleo de xenón tras la interacción, en lugar de solo un retroceso elástico.

Los investigadores emplearon el marco de la teoría de campos efectiva no relativista (NREFT) y modelos de capas nucleares para calcular las tasas de interacción inelástica. Simularon las respuestas S1-S2 del detector, validando el modelo con datos públicos de LZ. La desexcitación nuclear resultante de una interacción inelástica añade una componente electromagnética a la señal, desplazándola hacia la banda de retroceso electrónico y, en algunos casos, hacia fondos de isótopos. Para abordar esto, desarrollaron un modelo esquemático de fondo y realizaron un análisis estadístico simplificado.

Los resultados indican que, para la mayoría de los escenarios de materia oscura estudiados, la tasa de interacción inelástica de xenón es aproximadamente un orden de magnitud menor (del orden de 0.1) que la tasa elástica. Esto sugiere que se requieren exposiciones significativamente mayores en futuros experimentos para que este canal complementario sea observable de manera concluyente. El estudio subraya la importancia de las estructuras de fondo inducidas por isótopos en la región de alta energía y amplía la fenomenología de las firmas inelásticas de xenón a un rango más amplio de modelos de materia oscura, lo que será crucial para futuras búsquedas de DM.