Детектор LUX-ZEPLIN зафиксировал странный сигнал при поиске темной материи
Физики, возможно, нашли темную материю: один из самых чувствительных детекторов в мире зарегистрировал событие, которое не похоже на то, что обычно вызывают известные частицы. Оно произошло именно в диапазоне энергий, где физики рассчитывают увидеть взаимодействие темной материи с обычным веществом. До открытия еще далеко — случай пока единственный, — но исследователи решили не ждать и вынесли результат на обсуждение научного сообщества.
Детектор темной материи LUX-ZEPLIN работает в полутора километрах под землей в бывшей золотой шахте в Южной Дакоте. Такая глубина нужна, чтобы отсеять большую часть космических частиц, которые постоянно бомбардируют поверхность Земли и мешают искать редкие взаимодействия, которые могут указывать на темную материю. В центре установки находится резервуар с 10 тоннами сверхчистого жидкого ксенона.
Физики надеются поймать там WIMP-ы — гипотетические массивные частицы, из которых может состоять темная материя. Если WIMP столкнется с ядром атома ксенона, он отскочит, а детектор зарегистрирует вспышку света и свободные электроны. По этим данным физики могут определить энергию столкновения и проверить, похоже ли оно на обычный радиоактивный фон.
Команда LUX-ZEPLIN пересмотрела 220 дней наблюдений, собранных с марта 2023-го по апрель 2024 года. В этот раз ученые расширили поиск и включили в анализ события с большей энергией. Среди них и нашлось одно необычное событие.
Если сигнал действительно оставила частица темной материи, она должна быть очень тяжелой — больше чем в 200 раз массивнее протона. Но одного события для открытия недостаточно. Его статистическая значимость составляет 2,6 сигма: это мера того, насколько мал шанс получить такой результат случайно. Чем больше сигма, тем надежнее результат; в физике открытие обычно объявляют только после достижения 5 сигма. Здесь же вероятность того, что событие оказалось редкой фоновой помехой, оценивается в 0,5%.
«Мы не утверждаем, что увидели темную материю. Но мы увидели нечто интересное», — подчеркнул представитель LUX-ZEPLIN Рик Гейтскелл. Теперь физикам остается ждать повторения сигнала. Если за ним действительно стоит новая частица, похожие события должны появиться снова — причем не только в ксеноне, но и в других веществах, например жидком аргоне.
Темная материя остается одной из самых старых загадок современной физики. О ее существовании судят по тому, как движутся звезды и галактики и как ведут себя скопления галактик, но саму частицу темной материи до сих пор никто не поймал. По современным оценкам, на нее приходится около 85% всей материи во Вселенной. Темную материю будет изучать в том числе запущенный 30 августа космический телескоп «Нэнси Грейс Роман».
Фото Matthew Kapust / Sanford Underground Research Facility
Самое популярное
