Υπόγειος ανιχνευτής κατέγραψε ανεξήγητο σήμα στην αναζήτηση της σκοτεινής ύλης

Μια μοναδική λάμψη φωτός μέσα σε μια δεξαμενή υγρού ξένου, καταγεγραμμένη σχεδόν ενάμισι χιλιόμετρο κάτω από τη Νότια Ντακότα, έχει αναζωπυρώσει μια από τις μακροβιότερες αναζητήσεις στη φυσική. Μια διεθνής ομάδα 250 επιστημόνων που εργάζεται στο πείραμα LUX-ZEPLIN αναφέρει ότι το συμβάν, που ανιχνεύθηκε τον Ιούνιο του 2023, μπορεί να αποτελεί την πρώτη άμεση παρατήρηση ενός σωματιδίου σκοτεινής ύλης, αν και προειδοποιούν ότι απέχει πολύ από μια επιβεβαιωμένη ανακάλυψη.

Ένα σήμα από τα έγκατα της γης

Ο ανιχνευτής LZ, που στεγάζεται στο πρώην χρυσωρυχείο Homestake στις εγκαταστάσεις Sanford Underground Research Facility, χρησιμοποιεί επτά μετρικούς τόνους εξαιρετικά καθαρού υγρού ξένου για να αναζητήσει ασθενώς αλληλεπιδρώντα σωματίδια μεγάλης μάζας, γνωστά ως WIMPs, έναν από τους επικρατέστερους υποψήφιους για τη σκοτεινή ύλη. Κατά την ανάλυση δεδομένων 220 ημερών που συλλέχθηκαν μεταξύ Μαρτίου 2023 και Απριλίου 2024, η ομάδα εντόπισε μια αλληλεπίδραση που δεν ταιριάζει με καμία γνωστή πηγή υποβάθρου.cnn+1

Σύμφωνα με τη συνεργασία, υπάρχει μόνο 0,5% πιθανότητα το συμβάν να προκλήθηκε από συνηθισμένες παρεμβολές, καθιστώντας το το πιο ενδιαφέρον σήμα σχετικό με τη σκοτεινή ύλη που έχει καταγράψει το όργανο. Ο Sam Eriksen, ανώτερος ερευνητής στο Πανεπιστήμιο του Μπρίστολ και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, παρουσίασε τα ευρήματα την 1η Σεπτεμβρίου στο συνέδριο TeV Particle Astrophysics στην Ιαπωνία. Η ομάδα έχει επίσης υποβάλει σχετική εργασία στο περιοδικό Physical Review Letters.dailygalaxy+2

"Με ένα μόνο συμβάν, δεν θέλουμε να προτρέχουμε", δήλωσε ο Rick Gaitskell, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Brown και εκπρόσωπος του πειράματος LZ. "Δεν ισχυριζόμαστε ότι είδαμε τη σκοτεινή ύλη. Αλλά είδαμε κάτι ενδιαφέρον που θέλουμε να μοιραστούμε με την επιστημονική κοινότητα για να λάβουμε τη γνώμη τους".dailygalaxy

Μακριά από την ανακάλυψη

Το αποτέλεσμα βρίσκεται επί του παρόντος στα 2,6 σίγμα, δηλαδή υπάρχει περίπου 1 στις 200 πιθανότητα να πρόκειται για τυχαία διακύμανση. Η σωματιδιακή φυσική απαιτεί 5 σίγμα, ή περίπου 1 στις 3,5 εκατομμύρια πιθανότητα, πριν ανακηρύξει μια ανακάλυψη. Η Alvine Kamaha, επίκουρη καθηγήτρια φυσικής στο UCLA και μέλος της συνεργασίας LZ, δήλωσε σε email προς την CNN Warner Bros. Discovery, Inc. ↘ 0.25% ότι "ένα συμβάν, από μόνο του, είναι ανεπαρκές" και ότι οι ερευνητές πρέπει να παρατηρήσουν αν θα προκύψουν επιπλέον συμβάντα καθώς συγκεντρώνονται περισσότερα δεδομένα.mezha+1

Η ομάδα αναλύει τώρα ένα νεότερο σύνολο δεδομένων που καλύπτει 700 ημέρες παρατηρήσεων. Για να προστατευτούν από ασυνείδητες προκαταλήψεις, οι ερευνητές έχουν εισάγει συνθετικά συμβάντα που μιμούνται πραγματικές αλληλεπιδράσεις σκοτεινής ύλης, τα οποία αφαιρούνται μόνο αφού ολοκληρωθεί η ανάλυση.cnn+1

Μια ασυνήθιστη ενέργεια και ένα ανοιχτό ερώτημα

Το ανιχνευθέν συμβάν συνέβη σε υψηλότερη ενέργεια από ό,τι προβλέπουν τα περισσότερα μοντέλα WIMP. Ο Tim M. P. Tait, φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Irvine, ο οποίος δεν συμμετέχει στη συνεργασία, δήλωσε ότι αυτό θα μπορούσε να σημαίνει πως η σκοτεινή ύλη "μπορεί να αποδειχθεί πιο ιδιόμορφη και εξαιρετική από ό,τι φανταζόμασταν αρχικά". Η Tracy Slatyer, καθηγήτρια στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης (MIT), συμφώνησε ότι η υψηλότερη ενέργεια είναι ενδιαφέρουσα και πρόσθεσε ότι, αν επιβεβαιωθεί, το σήμα "θα μπορούσε να χρησιμεύσει ως κλειδί για να ξεκλειδώσει έναν πλούτο πληροφοριών σχετικά με τη νέα φυσική".cnn

Ανεξάρτητη επαλήθευση μπορεί να προέλθει από παρόμοια πειράματα, όπως το XENONnT στην Ιταλία και το PandaX-4T στην Κίνα. Προς το παρόν, η κοινότητα της φυσικής παρακολουθεί και περιμένει. Όπως το έθεσε ο Gaitskell: "Ο τρόπος που ξεκινούν πάντα τα πράγματα, όσον αφορά την απόκτηση μιας νέας εξήγησης ή την επαλήθευση ενός νέου μοντέλου, είναι ότι πρέπει να ξεκινήσουν με ένα μόνο συμβάν".oceanstatemedia+2