ფიზიკოსები მიწისქვეშა დეტექტორში დაფიქსირებული ბნელი მატერიის შესაძლო სიგნალის ახსნას ცდილობენ

სამხრეთ დაკოტაში, მიწისქვეშა მასიურ დეტექტორში დაფიქსირებულმა სინათლის ერთმა ციმციმმა თეორიული კვლევების ტალღა გამოიწვია. ფიზიკოსები მთელი მსოფლიოდან ცდილობენ დაადგინონ, არის თუ არა ეს მოვლენა ბნელი მატერიის პირველი პირდაპირი აღმოჩენა და თუ ასეა, რა ტიპის ნაწილაკმა გამოიწვია ის.

LUX-ZEPLIN (LZ) ექსპერიმენტმა, რომელიც მოიცავს 7 მეტრულ ტონა თხევად ქსენონს და განთავსებულია დედამიწის ზედაპირიდან თითქმის ერთი მილის სიღრმეზე, სენფორდის მიწისქვეშა კვლევით ცენტრში, 2023 წლის ივნისში ნაწილაკების უჩვეულო ურთიერთქმედება დააფიქსირა. თვეების განმავლობაში მიმდინარე ანალიზის შემდეგ, LZ-ის კოლაბორაციამ — 39 ინსტიტუტის 250-მა მეცნიერმა და ინჟინერმა — შედეგები 1 სექტემბერს იაპონიაში, TeV Particle Astrophysics 2026 კონფერენციაზე წარადგინა. გუნდის შეფასებით, მხოლოდ 0,5%-იანი შანსია, ანუ დაახლოებით 1 200-დან, რომ სიგნალი გამოწვეული იყო ცნობილი ჩარევით, რაც შედეგს 2,6-სიგმა დონეზე აყენებს.wmur

ეს მაჩვენებელი მნიშვნელოვნად ჩამორჩება 5-სიგმა ზღვარს — რაც დაახლოებით 1-დან 3,5 მილიონთან ალბათობას ნიშნავს შემთხვევითობისთვის — რაც აუცილებელია ნაწილაკების ფიზიკაში აღმოჩენის დასამტკიცებლად. "ერთი მოვლენა თავისთავად საკმარისი არ არის", — განაცხადა ალვინ კამაჰამ, UCLA-ს ფიზიკის ასისტენტ-პროფესორმა და LZ-ის კოლაბორაციის წევრმა.wmur

სიგნალი, რომელიც მარტივ ახსნას არ ექვემდებარება

განსაკუთრებული ყურადღება მიიპყრო იმ ფაქტმა, რომ მოვლენა დაფიქსირდა უფრო მაღალ ენერგიაზე, ვიდრე ამას სუსტად ურთიერთქმედი მასიური ნაწილაკების, ანუ WIMP-ების სტანდარტული მოდელები იწინასწარმეტყველებდნენ. "ეს არ არის ის, რასაც ბნელი მატერიის ყველაზე ზოგადი მოდელებისგან მოელოდით", — თქვა ჰენინგ ფლეჩერმა ბრისტოლის უნივერსიტეტიდან, რომელიც LZ-ის ჯგუფის წევრია. თანმხლები დაბალი ენერგიის შეჯახებების არარსებობა "ჩვეულებრივი" WIMP-ის ახსნას უკიდურესად ნაკლებად სავარაუდოს ხდის.newscientist

განცხადების შემდეგ გასულ კვირებში თეორეტიკოსებმა გამოაქვეყნეს არაერთი ნაშრომი ალტერნატივების შესასწავლად. ბევრი მათგანი ფოკუსირებულია ნაწილაკზე, სახელად ჰიგსინო, რომელიც ჰიგსის ბოზონის ჰიპოთეტური სუპერპარტნიორია და სუპერსიმეტრიის თეორიიდან გამომდინარეობს. ბრაუნის უნივერსიტეტის მეცნიერმა ჯიჯი ფანმა მას უწოდა WIMP-ის ყველაზე მარტივი ახსნა, რომელიც ჯერ კიდევ თანხვედრაშია მონაცემებთან, თუმცა აღნიშნა, რომ ყველაზე საბაზისო ჰიგსინოს მოდელი, როგორც ჩანს, ეწინააღმდეგება სხვა ექსპერიმენტების შეზღუდვებს.newscientist

სხვა წინადადებები ეხება ბნელი მატერიის ნაწილაკებს, რომლებიც დამატებითი განზომილებებიდან მოდიან. ჰარვარდის უნივერსიტეტის მეცნიერმა ლიზა რენდალმა, ერთ-ერთი ასეთი ნაშრომის თანაავტორმა, თქვა, რომ მონაცემები "ისე გამოიყურება, თითქოს მსგავს რამეს ითხოვს: ის გვერდს უვლის არსებულ შეზღუდვებს და საკმაოდ ბუნებრივად ჯდება კონტექსტში".newscientist

ახალი ინსტრუმენტები, ახალი კითხვები

ცალკე, სტეფანო პროფუმომ, კალიფორნიის უნივერსიტეტის (სანტა კრუზი) ფიზიკოსმა, წარმოადგინა რაოდენობრივი ჩარჩო ბნელი მატერიის კონკურენტული თეორიების შესაფასებლად. ბარბიერი-ჯუდიჩეს საზომის 12 სცენარზე გამოყენებით, პროფუმომ დაადგინა, რომ პირველადი შავი ხვრელების ფორმირების გარკვეული მოდელები ყველაზე "ბუნებრივ" კონსტრუქციებს შორის იყო — ყველაზე შემწყნარებელი ნაწილაკების მოდელების მსგავსად — მაშინ როცა ფართოდ შესწავლილი ნაწილაკების სცენარი, რომელიც ჰიგსის ბოზონის რეზონანსს მოიცავს, ყველაზე რთულად დასარეგულირებელთა შორის აღმოჩნდა. "ბუნებრიობას აქვს რეალური ძალა, როგორც ფილტრს, რათა გადავწყვიტოთ, სად ვეძიოთ შემდეგ", — თქვა პროფუმომ.quantumzeitgeist

რა იქნება შემდეგ?

LZ-ის გუნდი ამჟამად აანალიზებს უფრო დიდ მონაცემთა ბაზას, რომელიც 700 დღეს მოიცავს, იმ იმედით, რომ დამატებით მოვლენებს იპოვიან. მიკერძოების თავიდან ასაცილებლად, მკვლევარები მონაცემებში შეჰყავთ სინთეზური მოვლენები, რომლებიც მხოლოდ ანალიზის დასრულების შემდეგ იშლება. დამოუკიდებელმა ექსპერიმენტებმა, მათ შორის იტალიაში არსებულმა XENONnT დეტექტორმა და ჩინეთში არსებულმა PandaX-4T-მა, შესაძლოა საბოლოოდ უზრუნველყონ დადასტურება.wmur

"ანომალიები შეიძლება გაჩნდეს და გაქრეს, როგორც ყველამ ვიცით", — თქვა ფანმა. "მიუხედავად იმისა, დადასტურდება თუ არა LZ-ის მოვლენა, ზოგიერთი ეს თემა გრძელვადიან კვლევებს გამოიწვევს".newscientist