Detektor temné hmoty zachytil nejslabší neutrina v historii

Detektor postavený pro hledání temné hmoty zachytil nejslabší neutrina, jaká kdy byla zaznamenána. V pondělí spolupráce XENON oznámila, že její experiment XENONnT, pohřbený 1 400 metrů pod italskou horou Gran Sasso, dosáhl prvního pozorování nízkoenergetických slunečních neutrin rozptylujících se na elektronech. Tím se energetická hranice neutrin posunula na přibližně 17 keV, což je nejnižší hodnota, jaké kdy bylo dosaženo.interactions+1

Výsledek má statistickou významnost 5 sigma, což znamená, že šance na náhodu je menší než jedna ku milionu. Detekovanému signálu dominují takzvaná pp neutrina, která vznikají při proton-protonových fúzních reakcích pohánějících Slunce a tvoří naprostou většinu jeho produkce neutrin.scientificamerican+1

Detektor temné hmoty se stal neutrinovou observatoří

XENONnT byl navržen k hledání slabě interagujících hmotných částic, neboli WIMP, což jsou hlavní kandidáti na temnou hmotu, která podle odhadů tvoří asi 85 procent hmoty ve vesmíru. V jádru experimentu se nachází dvoufázová xenonová časová projekční komora obsahující 5,9 tuny ultračistého kapalného xenonu, schopná detekovat drobné záblesky světla a ionizační signály vznikající při interakci částice s terčem.interactions+1

Po desetiletích zdokonalování tým XENON potlačil šum pozadí z radioaktivního radonu a dalších kontaminantů na bezprecedentní úroveň pomocí rozsáhlého stínění materiálů a specializovaného kryogenního destilačního systému. Tato extrémní citlivost, původně vyvinutá pro hledání temné hmoty, se ukázala jako dostatečná k registraci slabých srážek slunečních neutrin, které unikaly všem předchozím přístrojům.interactions

"Je to důležitý milník pro přínos fyzice nízkoenergetických neutrin," uvedl podle Scientific American Masatoshi Kobayashi, fyzik z Nagoyjské univerzity, který analýzu spoluvědl.scientificamerican

Neutrinová mlha se blíží

Tento úspěch navazuje na dřívější detekci koherentního elastického rozptylu neutrin na jádrech z vysokoenergetických slunečních neutrin bór-8, o které bylo informováno v roce 2024. Tyto výsledky společně potvrzují, že detektor je jednou z nejcitlivějších observatoří na světě pro vzácné nízkoenergetické interakce částic.link.aps+2

Tento milník však přináší i zlověstný důsledek pro lovce temné hmoty. Jak se detektory stávají citlivějšími, sluneční neutrina budou stále více zahlcovat jejich data a vytvářet nevyhnutelné pozadí, které vědci nazývají "neutrinová mlha". "Tento výsledek ukazuje, že skutečně dosahujeme úrovně neutrinového pozadí," řekl Kobayashi pro Scientific American.scientificamerican

Spolupráce XENON uvedla, že technologie vyvinuté pro XENONnT pokládají základy pro XLZD, plánovanou observatoř na kapalný xenon příští generace s cílovou hmotností o řád vyšší, která má za cíl dále posunout citlivost na temnou hmotu a zároveň přesněji měřit sluneční neutrina.interactions

"Je to silný signál toho, jak moc tato technologie dospěla," řekl Luca Grandi, profesor na Chicagské univerzitě a člen spolupráce.scientificamerican