Duboko pod zemljom u Južnoj Dakoti detektor LUX-ZEPLIN zabilježio je signal koji bi mogao biti trag čestice tamne tvari. Izdvojio se u dijelu podataka u kojem znanstvenici očekuju vrlo malo smetnji, a dosadašnje provjere nisu dale uvjerljivo objašnjenje njegova podrijetla. Ipak, jedan takav događaj još nije dovoljan za tvrdnju da je tamna tvar otkrivena.
Tamna tvar čini približno 85 posto ukupne tvari u svemiru. Njezina se prisutnost očituje kroz gravitacijske učinke, no još nije poznato od kakvih se čestica sastoji. LUX-ZEPLIN, skraćeno LZ, jedan je od eksperimenata koji pokušavaju izravno zabilježiti njihovu interakciju s običnom tvari.
Novi rezultat predstavljen je 1. rujna na konferenciji TeVPA u Japanu. Istraživači su ponovno pregledali podatke prikupljene tijekom 220 dana rada detektora, između ožujka 2023. i travnja 2024. Ovaj put proširili su potragu na interakcije u kojima čestice predaju više energije detektoru, objavio je Nacionalni laboratorij Lawrence Berkeley.
Signal ondje gdje se očekuje malo smetnji
LZ traži hipotetske masivne čestice koje slabo međudjeluju s običnom tvari, poznate pod kraticom WIMP. Kad bi jedna od njih udarila u jezgru atoma ksenona, predala bi joj dio energije. Detektor bilježi svjetlost i električni naboj nastale u takvoj interakciji.
Zabilježeni događaj odgovara uzmaku jezgre s energijom od oko 248 kiloelektronvolta. Nalazi se unutar proširenog raspona pretrage, koji seže do približno 270 kiloelektronvolta. U tom je rasponu očekivani broj događaja izazvanih poznatim pozadinskim procesima vrlo malen.
Istraživači su zato mjesecima provjeravali i rijetke procese koji bi mogli proizvesti sličan signal. Pojedinosti analize iznose u novom znanstvenom radu.
Sedam tona ksenona pod zaštitom stijena
Detektor je smješten u laboratoriju Sanford, gotovo kilometar i pol ispod površine. Stijene ga štite od kozmičkog zračenja, a njegov aktivni dio sadrži sedam tona tekućeg ksenona.
Bljesak u ksenonu sam po sebi ne otkriva koja ga je čestica izazvala. Voda oko središnjeg uređaja i dodatni detektori pomažu prepoznati neželjene signale. Računalnom obradom istraživači zatim izdvajaju događaje koji bi mogli odgovarati sudaru s česticom tamne tvari.
Ukupna statistička značajnost novog rezultata iznosi 2,6 sigma, dok se za otkriće u fizici čestica uobičajeno traži pet sigma. Izračun uzima u obzir i broj provjerenih modela interakcija: što ih je više, veća je mogućnost da se negdje pojavi slučajno odstupanje.
LZ nastavlja prikupljati podatke. Ako se pojave novi događaji sličnih obilježja, istraživači će moći pouzdanije procijeniti podrijetlo signala. Moguće je i da daljnje provjere otkriju rijedak izvor smetnji koji je dosad ostao neprepoznat.
