Maanalainen ilmaisin havaitsi selittämättömän signaalin pimeän aineen etsinnässä

Yksittäinen valonvälähdys nestemäistä ksenonia sisältävässä säiliössä, lähes 1,6 kilometrin syvyydessä Etelä-Dakotassa, on herättänyt fysiikan pitkäaikaisimman mysteerin. LUX-ZEPLIN-kokeessa työskentelevä 250 tutkijan kansainvälinen ryhmä kertoo, että kesäkuussa 2023 havaittu tapahtuma saattaa olla ensimmäinen suora havainto pimeän aineen hiukkasesta, vaikka he varoittavatkin, ettei se ole vielä vahvistettu löydös.

Signaali syvyyksistä

Sanford Underground Research Facilityn entisessä Homestaken kultakaivoksessa sijaitseva LZ-ilmaisin käyttää seitsemää tonnia erittäin puhdasta nestemäistä ksenonia etsiäkseen heikosti vuorovaikuttavia massiivisia hiukkasia eli WIMP-hiukkasia, jotka ovat yksi pimeän aineen pääehdokkaista. Analysoidessaan maaliskuun 2023 ja huhtikuun 2024 välisenä aikana kerättyä 220 päivän aineistoa, ryhmä tunnisti yhden vuorovaikutuksen, joka ei vastaa mitään tunnettua taustalähdettä.cnn+1

Yhteistyöryhmän mukaan on vain 0,5 prosentin mahdollisuus, että tapahtuma johtui tavallisesta häiriöstä, mikä tekee siitä vakuuttavimman pimeään aineeseen liittyvän signaalin, jonka laite on koskaan tallentanut. Bristolin yliopiston vanhempi tutkija ja tutkimuksen pääkirjoittaja Sam Eriksen esitteli tulokset 1. syyskuuta Japanissa pidetyssä TeV Particle Astrophysics -konferenssissa. Ryhmä on myös lähettänyt artikkelin Physical Review Letters -julkaisuun.dailygalaxy+2

"Emme halua hätiköidä vain yhden tapahtuman perusteella", sanoi Brownin yliopiston professori ja LZ-kokeen tiedottaja Rick Gaitskell. "Emme väitä nähneemme pimeää ainetta. Olemme kuitenkin nähneet jotain mielenkiintoista, jonka haluamme jakaa tiedeyhteisön kanssa heidän arvioitavakseen."dailygalaxy

Kaukana löydöksestä

Tulos on tällä hetkellä 2,6 sigmaa, mikä tarkoittaa noin 1/200 mahdollisuutta satunnaisesta vaihtelusta. Hiukkasfysiikassa vaaditaan 5 sigmaa eli noin 1/3,5 miljoonan mahdollisuutta ennen kuin löydös voidaan julistaa. UCLA:n fysiikan apulaisprofessori ja LZ-yhteistyöryhmän jäsen Alvine Kamaha totesi CNN Warner Bros. Discovery, Inc. ↘ 0.25% -yhtiölle lähettämässään sähköpostissa, että "yksi tapahtuma itsessään on riittämätön" ja että tutkijoiden on seurattava, ilmeneekö lisää tapahtumia, kun aineistoa kertyy lisää.mezha+1

Ryhmä analysoi parhaillaan uudempaa, 700 päivän havaintoja kattavaa aineistoa. Tahattomien vinoumien välttämiseksi tutkijat ovat lisänneet aineistoon synteettisiä tapahtumia, jotka jäljittelevät aitoja pimeän aineen vuorovaikutuksia ja jotka poistetaan vasta analyysin valmistuttua.cnn+1

Epätavallinen energia ja avoin kysymys

Havaittu tapahtuma tapahtui korkeammalla energialla kuin useimmat WIMP-mallit ennustavat. Kalifornian yliopiston (Irvine) fyysikko Tim M. P. Tait, joka ei kuulu yhteistyöryhmään, totesi tämän voivan tarkoittaa, että pimeä aine "saattaa osoittautua erikoisemmaksi ja poikkeuksellisemmaksi kuin alun perin kuvittelimme". Massachusetts Institute of Technologyn professori Tracy Slatyer oli samaa mieltä siitä, että korkeampi energia on kiehtovaa, ja totesi, että jos se vahvistuu, signaali "voisi toimia avaimena, joka paljastaa valtavasti tietoa uudesta fysiikasta".cnn

Riippumaton vahvistus voi tulla vastaavista kokeista, kuten Italian XENONnT:stä tai Kiinan PandaX-4T:stä. Toistaiseksi tiedeyhteisö seuraa tilannetta ja odottaa. Kuten Gaitskell asian ilmaisi: "Uuden selityksen saaminen tai uuden mallin vahvistaminen alkaa aina samalla tavalla, se on aloitettava yhdestä tapahtumasta."oceanstatemedia+2