Næmasti hulduefnisskynjari heims greinir óútskýrt merki

Næmasti hulduefnisskynjari heims hefur skráð staka, óútskýrða eindavíxlverkun sem vísindamenn segja að sé sannfærandi vísbending um hulduefni, sú sterkasta sem sést hefur í tilrauninni. Niðurstaðan, sem kynnt var á TeV Particle Astrophysics ráðstefnunni í Tendo í Japan, dugar skammt til þess að eðlisfræðingar geti lýst yfir uppgötvun, en hún hefur vakið varkára bjartsýni meðal þeirra 250 vísindamanna sem standa að LUX-ZEPLIN tilrauninni.

Óvæntur atburður neðanjarðar

LZ-tilraunin, sem staðsett er tæplega 1,6 kílómetra neðanjarðar í Sanford-rannsóknarstöðinni í Suður-Dakóta, notar sjö tonn af fljótandi xenon til að leita að veikvíxlverkandi massamiklum eindum, eða WIMP-eindum, sem eru helsti kandídatinn fyrir hulduefni. Vísindamennirnir greindu þennan óvenjulega atburð í gögnum sem safnað var á 220 virkum dögum á tímabilinu frá mars 2023 til apríl 2024, við leit sem beindist að orkuríkari merkjum en áður höfðu verið rannsökuð.imperial

Niðurstaðan hefur tölfræðilega markverðni upp á 2,6 sigma, sem er athyglisvert en þó undir þeim 5-sigma mörkum sem venjulega er krafist til að lýsa yfir uppgötvun í eindafræði. Ef atburðurinn stafaði af hulduefni myndi það benda til þyngri gerðar af WIMP-eindum en margir vísindamenn áttu von á í upphafi.imperial

„Við erum mjög spennt að sjá þennan atburð í gögnunum, á því svæði þar sem við búumst við að hulduefni láti á sér kræla og þar sem bakgrunnstruflanir eru mjög litlar,“ sagði Rick Gaitskell, prófessor við Brown-háskóla og talsmaður LZ. „Þar sem um er að ræða aðeins einn atburð viljum við ekki fara fram úr okkur. Við erum ekki að halda því fram að við höfum fundið hulduefni.“imperial

Varúð og næstu skref

Rannsóknarhópurinn hefur þegar safnað mun meiri gögnum en notuð voru í þessari greiningu. Vísindamenn munu nú rannsaka þessar viðbótarmælingar til að komast að því hvort merkið styrkist, dofni eða hvort hægt sé að rekja það til áður óþekkts bakgrunnsferlis.imperial

Henrique Araújo, prófessor við Imperial College í Lundúnum, benti á að „leit að sjaldgæfum atburðum er einnig viðkvæm fyrir sjaldgæfum bakgrunnsáhrifum, svo við þurfum að greina meiri gögn til að vera viss.“ Þegar litið er lengra fram á veginn gæti fyrirhuguð XLZD-rannsóknarstöð (XLZD Rare Event Observatory), sem mun innihalda um það bil tífalt meira af fljótandi xenon en LZ, hafið starfsemi um miðjan 2030-áratuginn og hún yrði fær um að nema mörg hundruð svipaðra víxlverkana.imperial

Samhliða framfarir í greiningu fiseinda

Í annarri þróun sem tilkynnt var þann 31. ágúst sl. í Gran Sasso-rannsóknarstofunni á Ítalíu, greindi XENON-samstarfið frá fyrstu mælingunni á lágorku-sólfiseindum sem rekast á rafeindir í XENONnT-skynjaranum. Náðist þar fiseindaorkuþröskuldur upp á um 17 keV, sem er sá lægsti sem mældur hefur verið. Merkið sem greindist samanstendur að mestu af róteinda-róteinda fiseindum, sem verða til við kjarnasamruna sem knýr sólina. Þessi 5-sigma niðurstaða sýnir að tækni sem þróuð var til að leita að hulduefni er nú að opna nýjar gáttir í fiseindaeðlisfræði. Báðar tilraunirnar leggja grunninn að XLZD, sem miðar að því að færa leitina að hulduefni og rannsóknir á sjaldgæfum eindavíxlverkunum upp á áður óþekkt næmnistig.azoquantum+2