Eðlisfræðingar reyna að skýra mögulegt merki um hulduefni úr neðanjarðarnema

Eitt ljósblik inni í gríðarstórum neðanjarðarnema í Suður-Dakóta hefur hrundið af stað mikilli fræðilegri vinnu, þar sem eðlisfræðingar um allan heim keppast við að ákvarða hvort atburðurinn marki fyrstu beinu greininguna á hulduefni — og ef svo er, hvers konar eind olli honum.

LUX-ZEPLIN (LZ) tilraunin, nemi sem inniheldur 7 tonn af fljótandi xenoni grafinn tæpan kílómetra undir yfirborði jarðar við Sanford Underground Research Facility, skráði óvenjulega eindavíxlverkun í júní 2023. Eftir mánaða greiningu kynnti LZ-samstarfið — 250 vísindamenn og verkfræðingar frá 39 stofnunum — niðurstöðurnar þann 1. september á TeV Particle Astrophysics 2026 ráðstefnunni í Japan. Teymið áætlar að það sé aðeins 0,5% líkur, eða um 1 á móti 200, að merkið hafi stafað af þekktum truflunum, sem setur niðurstöðuna í 2,6-sigma.wmur

Það er langt frá 5-sigma viðmiðinu — sem er um það bil 1 á móti 3,5 milljónum líkur á tilviljun — sem krafist er til að lýsa yfir uppgötvun í öreindafræði. "Einn atburður, einn og sér, er ekki nóg," sagði Alvine Kamaha, lektor í eðlisfræði við UCLA og meðlimur í LZ-samstarfinu.wmur

Merki sem þolir ekki einfaldar skýringar

Það sem hefur vakið sérstaka athygli er að atburðurinn mældist við hærri orku en staðlaðar gerðir um veikt víxlverkandi massamiklar eindir, eða WIMP-eindir, myndu spá fyrir um. "Þetta er ekki það sem þú myndir búast við af almennustu gerðum hulduefnis," sagði Henning Flaecher við háskólann í Bristol, sem er hluti af LZ-hópnum. Skortur á meðfylgjandi árekstrum með minni orku gerir "venjulega" WIMP-skýringu afar ólíklega.newscientist

Á vikum sem liðnar eru frá tilkynningunni hafa fræðimenn gefið út fjölda greina þar sem kannaðir eru aðrir möguleikar. Margir beinast að eind sem kallast higgsinó, tilgátu-ofurfélagi Higgs-bóseindarinnar sem sprettur úr ofursamhverfukenningunni. JiJi Fan við Brown-háskóla kallaði það einföldustu WIMP-skýringuna sem enn samræmist gögnunum, þó hún benti á að grunnlíkan higgsinóa virðist stangast á við takmarkanir frá öðrum tilraunum.newscientist

Aðrar tillögur vísa til hulduefnaeinda sem eiga uppruna sinn í aukavíddum. Lisa Randall við Harvard-háskóla, meðhöfundur einnar slíkrar greinar, sagði að gögnin "líti út fyrir að kalla á eitthvað á borð við þetta: það forðast fyrirliggjandi takmarkanir og passar nokkuð náttúrulega inn".newscientist

Ný tæki, nýjar spurningar

Sérstaklega hefur Stefano Profumo, eðlisfræðingur við háskólann í Kaliforníu, Santa Cruz, kynnt megindlegan ramma til að meta keppandi hulduefnakenningar. Með því að beita Barbieri-Giudice mælikvarðanum á 12 sviðsmyndir komst Profumo að því að ákveðnar gerðir um myndun frumstæðra svarthola röðuðust meðal þeirra "náttúrulegustu" smíða sem rannsakaðar voru — sambærilegt við þær sveigjanlegustu eindagerðir — á meðan víðtæk rannsökuð eindasviðsmynd sem felur í sér Higgs-bóseindarómun röðaðist meðal þeirra sem þurfa mestu fínstillinguna. "Náttúruleiki hefur raunverulegt vald sem sía til að ákveða hvar eigi að leita næst," sagði Profumo.quantumzeitgeist

Hvað gerist næst?

LZ-teymið er nú að greina stærra gagnasett sem spannar 700 daga, í von um að finna fleiri atburði. Til að verjast hlutdrægni eru vísindamennirnir að setja tilbúna atburði inn í gögnin sem eru aðeins fjarlægðir eftir að greiningunni er lokið. Sjálfstæðar tilraunir, þar á meðal XENONnT-neminn á Ítalíu og PandaX-4T í Kína, gætu að lokum veitt staðfestingu.wmur

"Frávik geta komið og farið, eins og við vitum öll," sagði Fan. "Burtséð frá því hvort LZ-atburðurinn verði staðfestur, munu sum þessara efnisatriða leiða til langtímarannsókna".newscientist