Underjordisk detektor fångar oförklarlig signal i jakten på mörk materia

En enstaka ljusglimt inuti ett kärl med flytande xenon, registrerad nästan 1,6 kilometer under South Dakota, har väckt uppmärksamhet i en av fysikens mest långdragna jakter. Ett internationellt team med 250 forskare som arbetar med LUX-ZEPLIN-experimentet säger att händelsen, som upptäcktes i juni 2023, kan utgöra den första direkta observationen av en partikel av mörk materia, även om de varnar för att det är långt ifrån en bekräftad upptäckt.

En signal från djupet

LZ-detektorn, som finns i den tidigare guldgruvan Homestake vid Sanford Underground Research Facility, använder sju ton ultrarent flytande xenon för att leta efter svagt växelverkande massiva partiklar, så kallade WIMPs, en ledande kandidat för mörk materia. Vid analys av 220 dagars data insamlad mellan mars 2023 och april 2024 identifierade teamet en interaktion som inte matchar någon känd bakgrundskälla.cnn+1

Enligt samarbetspartnerna är det bara 0,5 procents chans att händelsen orsakades av vanlig störning, vilket gör det till den mest övertygande signalen kopplad till mörk materia som instrumentet har registrerat. Sam Eriksen, seniorforskare vid University of Bristol och huvudförfattare till studien, presenterade resultaten den 1 september vid konferensen TeV Particle Astrophysics i Japan. Teamet har även skickat in en artikel till Physical Review Letters.dailygalaxy+2

"Med bara en händelse vill vi inte ta ut något i förskott", sa Rick Gaitskell, professor vid Brown University och talesperson för LZ-experimentet. "Vi påstår inte att vi har sett mörk materia. Men vi har sett något intressant som vi vill dela med det vetenskapliga samfundet för att få deras synpunkter."dailygalaxy

Långt från en upptäckt

Resultatet ligger för närvarande på 2,6 sigma, vilket motsvarar ungefär 1 på 200 chans att det är en slumpmässig fluktuation. Partikelfysik kräver 5 sigma, eller ungefär 1 på 3,5 miljoner chans, innan man kan utropa en upptäckt. Alvine Kamaha, biträdande professor i fysik vid UCLA och medlem i LZ-samarbetet, sa i ett mejl till CNN Warner Bros. Discovery, Inc. ↘ 0.25% att "en händelse i sig är otillräcklig" och att forskare behöver observera om fler händelser dyker upp när mer data samlas in.mezha+1

Teamet analyserar nu ett nyare dataset som täcker 700 dagars observationer. För att undvika omedveten bias har forskarna lagt in syntetiska händelser som efterliknar äkta interaktioner med mörk materia, vilka tas bort först efter att analysen är klar.cnn+1

Ovanlig energi och en öppen fråga

Den upptäckta händelsen skedde vid en högre energi än vad de flesta WIMP-modeller förutspår. Tim M. P. Tait, fysiker vid University of California, Irvine, som inte ingår i samarbetet, sa att detta kan innebära att mörk materia "kan visa sig vara mer märklig och extraordinär än vi ursprungligen föreställt oss". Tracy Slatyer, professor vid Massachusetts Institute of Technology, höll med om att den högre energin är intressant och sa att om det bekräftas, kan signalen "fungera som en nyckel som låser upp en mängd information om ny fysik".cnn

Oberoende verifiering kan komma från liknande experiment, inklusive XENONnT i Italien och PandaX-4T i Kina. För närvarande följer fysikvärlden utvecklingen med spänning. Som Gaitskell uttryckte det: "På det sätt som det alltid börjar, när det gäller att få en ny förklaring eller verifiera en ny modell, måste det börja med en enskild händelse."oceanstatemedia+2