Podzemní detektor zachytil nevysvětlený signál při pátrání po temné hmotě

Jeden jediný záblesk světla uvnitř nádrže s kapalným xenonem, zaznamenaný téměř míli pod povrchem Jižní Dakoty, rozvířil jedno z nejstarších pátrání ve fyzice. Mezinárodní tým 250 vědců pracujících na experimentu LUX-ZEPLIN uvádí, že tato událost, detekovaná v červnu 2023, může představovat první přímé pozorování částice temné hmoty, ačkoliv varují, že k potvrzenému objevu má ještě daleko.

Signál z hlubin

Detektor LZ, umístěný v bývalém zlatém dole Homestake v podzemním výzkumném středisku Sanford, využívá sedm tun ultračistého kapalného xenonu k hledání slabě interagujících hmotných částic, neboli WIMP, což je hlavní kandidát na temnou hmotu. Při analýze 220 dní dat shromážděných mezi březnem 2023 a dubnem 2024 tým identifikoval jednu interakci, která neodpovídá žádnému známému zdroji pozadí.cnn+1

Podle spolupráce existuje pouze 0,5% šance, že událost byla způsobena běžným rušením, což z ní činí nejpřesvědčivější signál související s temnou hmotou, jaký kdy přístroj zaznamenal. Sam Eriksen, vedoucí výzkumný pracovník na Bristolské univerzitě a hlavní autor studie, prezentoval výsledky 1. září na konferenci TeV Particle Astrophysics v Japonsku. Tým také odeslal článek do Physical Review Letters.dailygalaxy+2

"S jednou událostí nechceme předbíhat," řekl Rick Gaitskell, profesor na Brownově univerzitě a mluvčí experimentu LZ. "Netvrdíme, že jsme viděli temnou hmotu. Ale viděli jsme něco zajímavého, o co se chceme podělit s vědeckou komunitou, abychom získali jejich názor."dailygalaxy

Daleko od objevu

Výsledek se v současnosti pohybuje na úrovni 2,6 sigma, což je zhruba šance 1 ku 200, že jde o náhodnou fluktuaci. Částicová fyzika vyžaduje 5 sigma, tedy šanci zhruba 1 ku 3,5 milionu, než prohlásí objev za potvrzený. Alvine Kamaha, odborná asistentka fyziky na UCLA a členka spolupráce LZ, uvedla v e-mailu pro CNN Warner Bros. Discovery, Inc. ↗ 0.03%, že "jedna událost sama o sobě nestačí" a že vědci musí sledovat, zda se s přibývajícími daty objeví další události.mezha+1

Tým nyní analyzuje novější soubor dat pokrývající 700 dní pozorování. Aby se předešlo nevědomé podjatosti, vědci vložili syntetické události napodobující skutečné interakce temné hmoty, které jsou odstraněny až po dokončení analýzy.cnn+1

Neobvyklá energie a otevřená otázka

Detekovaná událost nastala při vyšší energii, než předpovídá většina modelů WIMP. Tim M. P. Tait, fyzik z Kalifornské univerzity v Irvine, který není součástí spolupráce, uvedl, že by to mohlo znamenat, že temná hmota "by se mohla ukázat jako podivnější a mimořádnější, než jsme si původně představovali." Tracy Slatyer, profesorka na Massachusettském technologickém institutu, souhlasila, že vyšší energie je zajímavá, a dodala, že pokud by se signál potvrdil, "mohl by sloužit jako klíč k odemknutí bohatství informací o nové fyzice."cnn

Nezávislé potvrzení může přijít z podobných experimentů, včetně XENONnT v Itálii a PandaX-4T v Číně. Fyzikální komunita zatím sleduje a čeká. Jak to vyjádřil Gaitskell: "Jak to vždycky začíná, pokud jde o získání nového vysvětlení nebo ověření nového modelu, musí to začít jednou událostí."oceanstatemedia+2