Underjordisk detektor har fanget uforklarlig signal i jakten på mørk materie

Et enkelt lysglimt inne i et kar med flytende xenon, registrert nesten 1,6 kilometer under Sør-Dakota, har skapt bølger i en av fysikkens lengste jakter. Et internasjonalt team på 250 forskere som jobber med LUX-ZEPLIN-eksperimentet, sier at hendelsen, som ble oppdaget i juni 2023, kan representere den første direkte observasjonen av en mørk materie-partikkel, selv om de advarer om at det er langt fra en bekreftet oppdagelse.

Et signal fra dypet

LZ-detektoren, som befinner seg i den tidligere gullgruven Homestake ved Sanford Underground Research Facility, bruker sju tonn ultrarent flytende xenon for å jakte på svakt vekselvirkende massive partikler, kjent som WIMPs, en ledende kandidat for mørk materie. Under analyse av 220 dager med data samlet inn mellom mars 2023 og april 2024, identifiserte teamet én interaksjon som ikke samsvarer med noen kjente bakgrunnskilder.cnn+1

Ifølge samarbeidspartnerne er det bare 0,5 prosent sjanse for at hendelsen ble forårsaket av vanlig interferens, noe som gjør det til det mest overbevisende signalet knyttet til mørk materie som instrumentet har registrert. Sam Eriksen, seniorforsker ved University of Bristol og hovedforfatter av studien, presenterte funnene 1. september på TeV Particle Astrophysics-konferansen i Japan. Teamet har også sendt inn en artikkel til Physical Review Letters.dailygalaxy+2

"Med bare én hendelse ønsker vi ikke å ta gledene på forskudd," sa Rick Gaitskell, professor ved Brown University og talsperson for LZ-eksperimentet. "Vi hevder ikke å ha sett mørk materie. Men vi har sett noe interessant som vi ønsker å dele med det vitenskapelige miljøet for å få deres innspill."dailygalaxy

Langt fra en oppdagelse

Resultatet ligger for øyeblikket på 2,6 sigma, som tilsvarer omtrent 1 til 200 sjanse for å være en tilfeldig fluktuasjon. Partikkelfysikk krever 5 sigma, eller omtrent 1 til 3,5 millioner sjanse, før man kan erklære en oppdagelse. Alvine Kamaha, førsteamanuensis i fysikk ved UCLA og medlem av LZ-samarbeidet, sa i en e-post til CNN Warner Bros. Discovery, Inc. ↘ 0.25% at "én hendelse alene er utilstrekkelig", og at forskere må observere om flere hendelser dukker opp etter hvert som mer data samles inn.mezha+1

Teamet analyserer nå et nyere datasett som dekker 700 dager med observasjoner. For å unngå ubevisst bias har forskerne satt inn syntetiske hendelser som etterligner ekte interaksjoner med mørk materie, som først fjernes etter at analysen er fullført.cnn+1

Uvanlig energi og et åpent spørsmål

Den oppdagede hendelsen skjedde ved en høyere energi enn de fleste WIMP-modeller forutsier. Tim M. P. Tait, en fysiker ved University of California, Irvine, som ikke er en del av samarbeidet, sa at dette kan bety at mørk materie "kan vise seg å være mer merkelig og ekstraordinær enn vi opprinnelig forestilte oss." Tracy Slatyer, professor ved Massachusetts Institute of Technology, var enig i at den høyere energien er spennende, og sa at dersom det bekreftes, kan signalet "tjene som en nøkkel som låser opp en mengde informasjon om ny fysikk."cnn

Uavhengig verifisering kan komme fra lignende eksperimenter, inkludert XENONnT i Italia og PandaX-4T i Kina. Foreløpig følger fysikkmiljøet med og venter. Som Gaitskell uttrykte det: "Slik det alltid starter, når det gjelder å få en ny forklaring eller verifisere en ny modell, må det starte med en enkelt hendelse."oceanstatemedia+2