2181
Міжнародна команда фізиків, що працює з детектором LUX-ZEPLIN (LZ) у колишній золотій шахті в Південній Дакоті, повідомила про реєстрацію одиничної взаємодії частинки, яку складно пояснити відомими джерелами фону. Водночас дослідники наголошують, що до оголошення відкриття темної матерії ще дуже далеко.
Про результати роботи колаборації LZ розповідає матеріал на Sci.News.
Як влаштований детектор LUX-ZEPLIN
Експеримент LZ об’єднує близько 250 науковців та інженерів із 39 установ. Детектор розташований на глибині близько 1,6 км під землею в підземній лабораторії Sanford у Південній Дакоті та містить приблизно 10 тонн надчистого рідкого ксенону.
Установку оптимізовано для пошуку WIMP — слабковзаємодіючих масивних частинок, які є одним із головних кандидатів на роль темної матерії. Для реєстрації подій LZ використовує фотопомножувачі, що вловлюють спалахи світла, які виникають під час взаємодії частинок з рідким ксеноном.
Один сигнал, який не вписується у звичну картину
Команда проаналізувала дані за 220 діб роботи детектора між березнем 2023 року та квітнем 2024 року. Цього разу фізики шукали ширший діапазон можливих взаємодій WIMP, зокрема такі, що можуть передавати детектору більшу енергію, ніж у попередніх пошуках.
Саме в цьому розширеному діапазоні й було виявлено незвичний сигнал. За словами керівниці групи LZ в Університеті Пенсильванії докторки Кармен Кармони (Carmen Carmona), подія походить з ділянки набору даних, яку раніше детально не аналізували. Команді знадобилися місяці додаткової роботи, щоб перевірити всі можливі джерела фонових подій і відкинути звичайні пояснення.
Якщо припустити, що сигнал спричинений саме частинкою темної матерії, її маса мала б становити щонайменше 200 ГеВ/с², тобто понад 200 мас протона. Це вказувало б на більш екзотичний тип взаємодії, ніж передбачають найпростіші теоретичні моделі WIMP.
Чому це ще не відкриття
Попри зацікавлення, статистична значущість події поки що недостатня. Новий аналіз дає рівень лише 2,6 сигма, що відповідає приблизно 0,5% ймовірності, що сигнал є просто статистичним флуктуаційним фоном.
У фізиці частинок для оголошення відкриття зазвичай вимагають досягнення порогу 5 сигма, коли ймовірність випадковості стає надзвичайно малою. Тож команда LZ наголошує, що не заявляє про виявлення темної матерії.
Речник експерименту, професор Рік Гейтскелл (Rick Gaitskell) з Університету Брауна, підкреслює, що подія з’явилася саме в області, де очікують сигнали від темної матерії, а рівень конкурентних фонових процесів там дуже низький. Однак один-єдиний випадок не дозволяє робити остаточні висновки.
Наступні кроки для пошуку темної матерії
Команда LZ планує продовжувати збір і аналіз даних, щоб з’ясувати, чи повторюватимуться подібні події. Якщо в майбутніх наборах даних з’явиться більше таких сигналів, це може підвищити статистичну значущість і наблизити фізиків до впевненого твердження про виявлення частинок темної матерії.
Наразі ж дослідники публікують свої результати та готують їх до подання в журнал Physical Review Letters, щоб залучити ширшу наукову спільноту до обговорення можливих інтерпретацій цього незвичного сигналу.
Детектор LZ зафіксував незвичний сигнал можливих частинок темної матерії з’явилася спочатку на Цікавості.
