Nákvæmasti hulduefnisskynjari heims greinir óútskýranlegt merki

Vísindamenn sem starfa við LUX-ZEPLIN (LZ) tilraunina, næmasta hulduefnisskynjara heims, hafa skráð eina eindaárekstur sem þeir geta ekki útskýrt með þekktri eðlisfræði. Þótt niðurstaðan sé langt frá því að teljast uppgötvun, er hún engu að síður mest spennandi vísbendingin til þessa í áratugalangri leit að hulduefni.

Einstakur atburður sem vísindamenn fá ekki útskýrt

Hinn óvenjulegi atburður, sem fengið hefur heitið LZ.230616, var kynntur þann 1. september á ráðstefnunni TeV Particle Astrophysics árið 2026 í Japan og vakti þegar í stað mikla athygli í eðlisfræðasamfélaginu. Til stendur að senda vísindagreinina til birtingar í Physical Review Letters og birta hana á arXiv.independent+2

LZ-tilraunin fer fram tæpa mílu neðanjarðar í Sanford-rannsóknarstöðinni í Suður-Dakóta. Þar eru notuð 10 tonn af ofurhreinu fljótandi xenon til að leita að daufum ljósglömpum sem myndu gefa til kynna árekstur milli venjulegs efnis og WIMP-eindar: veikt víxlverkandi massamikillar eindar, sem er ein helsta kenningin um hulduefni.sciencedaily+1

„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 truflandi bakgrunnsmerki eru mjög lítil,“ sagði Rick Gaitskell, prófessor við Brown-háskóla og talsmaður LZ. „Þar sem um er að ræða aðeins einn atburð viljum við ekki flýta okkur um of. Við erum ekki að halda því fram að við höfum fundið hulduefni. En við höfum séð eitthvað athyglisvert sem við viljum deila með vísindasamfélaginu til að fá álit þeirra.“sci+1

Það sem gögnin sýna

Rannsóknarhópurinn greindi gögn frá 220 virkum dögum sem safnað var á tímabilinu frá mars 2023 til apríl 2024. Leitunin var útvíkkuð út fyrir einföldustu WIMP-víxlverkanirnar til að ná yfir þær sem gætu skilið eftir meiri orku í skynjaranum. Þessi eini óútskýrði atburður kom fram á svæði í gagnasafninu sem hafði ekki verið rannsakað áður.independent+1

Niðurstaðan mælist 2,6 sigma, sem samsvarar um það bil 0,5% líkum á því að um tölfræðilega tilviljun úr þekktum bakgrunni sé að ræða. Það er langt undir þeim 5-sigma mörkum sem krafist er til að lýsa yfir uppgötvun í eindaeðlisfræði. Ef hulduefni veldur þessu, þá hefði sú WIMP-eind sem um ræðir að minnsta kosti 200 GeV/c² massa, sem er meira en 200 sinnum meiri massi en róteind hefur, og myndi það benda til víxlverkunar sem fellur utan einföldustu fræðilegu líkananna.sciencedaily+2

„Við getum ekki útskýrt LZ.230616 með þeim bakgrunni sem við þekkjum,“ sagði Hugh Lippincott, eðlisfræðiprófessor við UC Santa Barbara, sem stýrði innri rýni rannsóknarinnar.independent

Framhaldið

Aaron Manalaysay, eðlisfræðingur hjá Lawrence Berkeley National Laboratory sem stýrir LZ, kallaði þetta „fyrsta dæmið í öllum þeim tilraunum sem ég hef unnið við þar sem frávik virðist fyllilega gilt á allan hátt.“sciencedaily

Rannsóknarhópurinn hefur þegar safnað um það bil tvöfalt meira magni gagna sem nú er verið að kvarða og greina. Þær mælingar munu annaðhvort styrkja vísbendingarnar um hulduefni eða skipa LZ.230616 á hinn langa lista yfir tölfræðilegar sveiflur sem hafa áður dregið eðlisfræðinga á tálar.independent+1