Fizikçiler yeraltı dedektöründen gelen olası karanlık madde sinyalini açıklamak için yarışıyor

Güney Dakota'daki devasa bir yeraltı dedektörünün içinde meydana gelen tek bir ışık parlaması, dünya genelindeki fizikçilerin bu olayın karanlık maddenin ilk doğrudan tespiti olup olmadığını ve eğer öyleyse hangi parçacığın buna neden olduğunu belirlemek için yarışmasıyla teorik bir hareketliliği tetikledi.

Sanford Yeraltı Araştırma Tesisi'nde, Dünya yüzeyinin yaklaşık bir mil altında, 7 metrik ton sıvı ksenon içeren bir dedektör olan LUX-ZEPLIN (LZ) deneyi, Haziran 2023'te sıra dışı bir parçacık etkileşimi kaydetti. Aylar süren analizlerin ardından, 39 kurumdan 250 bilim insanı ve mühendisten oluşan LZ iş birliği, bulguları 1 Eylül'de Japonya'daki TeV Parçacık Astrofiziği 2026 konferansında sundu. Ekip, sinyalin bilinen bir parazitten kaynaklanma ihtimalinin sadece yüzde 0.5, yani yaklaşık 200'de 1 olduğunu tahmin ederek sonucu 2.6-sigma seviyesine yerleştirdi.wmur

Bu oran, parçacık fiziğinde bir keşif ilan etmek için gereken 5-sigma eşiğinin, yani yaklaşık 3.5 milyonda 1'lik bir tesadüf ihtimalinin oldukça altında kalıyor. UCLA'da fizik yardımcı doçenti ve LZ iş birliği üyesi olan Alvine Kamaha, "Tek bir olay, kendi başına yeterli değil" dedi.wmur

Basit Açıklamalara Meydan Okuyan Bir Sinyal

Dikkat çeken nokta, olayın zayıf etkileşimli kütleli parçacıkların (WIMP) standart modellerinin öngördüğünden daha yüksek bir enerjide kaydedilmesi oldu. LZ grubunun bir parçası olan Bristol Üniversitesi'nden Henning Flaecher, "Bu, en genel karanlık madde modellerinden bekleyeceğiniz bir şey değil" dedi. Eşlik eden düşük enerjili çarpışmaların yokluğu, "standart" bir WIMP açıklamasını son derece olasılıksız kılıyor.newscientist

Duyurudan bu yana geçen haftalarda teorisyenler alternatifleri araştıran çok sayıda makale yayınladı. Birçoğu, süpersimetri teorisinden doğan ve Higgs bozonunun varsayımsal bir süper ortağı olan higgsino adlı bir parçacığa odaklanıyor. Brown Üniversitesi'nden JiJi Fan, bunu verilerle hala tutarlı olan en basit WIMP açıklaması olarak nitelendirdi, ancak en temel higgsino modelinin diğer deneylerden gelen kısıtlamalarla çelişiyor gibi göründüğünü belirtti.newscientist

Diğer öneriler, ekstra boyutlardan kaynaklanan karanlık madde parçacıklarını öne sürüyor. Böyle bir makalenin ortak yazarı olan Harvard Üniversitesi'nden Lisa Randall, verilerin "bunun gibi bir şeye ihtiyaç duyuyor gibi göründüğünü: mevcut kısıtlamalardan kaçındığını ve oldukça doğal bir şekilde uyum sağladığını" söyledi.newscientist

Yeni Araçlar, Yeni Sorular

Bunun yanı sıra, California Üniversitesi, Santa Cruz'dan fizikçi Stefano Profumo, rakip karanlık madde teorilerini değerlendirmek için nicel bir çerçeve sundu. Barbieri-Giudice ölçümünü 12 senaryoya uygulayan Profumo, bazı ilkel kara delik oluşum modellerinin incelenen en "doğal" yapılar arasında yer aldığını, Higgs bozonu rezonansını içeren yaygın olarak çalışılan bir parçacık senaryosunun ise en ince ayar gerektirenler arasında olduğunu buldu. Profumo, "Doğallık, bir sonraki adımda nereye bakılacağına karar vermek için gerçek bir güce sahip" dedi.quantumzeitgeist

Sırada Ne Var?

LZ ekibi şu anda 700 güne yayılan daha büyük bir veri setini analiz ediyor ve ek olaylar bulmayı umuyor. Önyargıdan kaçınmak için araştırmacılar, verilerin içine yalnızca analiz tamamlandıktan sonra kaldırılan sentetik olaylar yerleştiriyor. İtalya'daki XENONnT dedektörü ve Çin'deki PandaX-4T dahil olmak üzere bağımsız deneyler, zamanla doğrulama sağlayabilir.wmur

Fan, "Hepimizin bildiği gibi, anomaliler gelip geçici olabilir" dedi. "LZ olayı doğrulansa da doğrulanmasa da, bu konuların bazıları uzun vadeli araştırmalara yol açacaktır".newscientist