Experiment LUX-ZEPLIN zaznamenal nezvyčajnú časticovú interakciu, ktorú vedci zatiaľ nedokážu vysvetliť známymi zdrojmi pozadia. Mohlo by ísť o interakciu častice temnej hmoty, konkrétne WIMP, no na potvrdenie budú potrebné ďalšie dáta.
LUX-ZEPLIN, skrátene LZ, patrí medzi najcitlivejšie experimenty určené na priame hľadanie temnej hmoty. Nachádza sa približne 1,5 kilometra pod zemou v Sanford Underground Research Facility v americkej Južnej Dakote a jeho srdcom je detektor obsahujúci približne 10 ton mimoriadne čistého kvapalného xenónu. Umiestnenie hlboko pod zemou výrazne obmedzuje množstvo kozmického žiarenia a ďalších častíc, ktoré by mohli vytvárať falošné signály.
Pri novej analýze dát však vedci narazili na jednu udalosť, ktorá zostala nevysvetlená. Išlo o spätný ráz jadra xenónu s energiou približne 248 keV. Takýto signál by mohol vzniknúť pri zrážke jadra s WIMP, teda hypotetickou slabo interagujúcou masívnou časticou, ktorá patrí medzi dlhoročných kandidátov na vysvetlenie temnej hmoty.
Ak by skutočne išlo o temnú hmotu, častica, ktorá interakciu vyvolala, by podľa vedcov musela mať hmotnosť minimálne približne 200 GeV/c², teda viac než 200-násobok hmotnosti protónu. Podľa analýzy publikovanej v Nature by najlepšie zodpovedajúce modely dokonca smerovali k hmotnosti okolo 1 000 GeV, hoci zatiaľ nie je možné určiť, či bola udalosť vôbec spôsobená temnou hmotou.
Výsledok má globálnu štatistickú významnosť 2,6 sigma. To zodpovedá približne 0,5-percentnej pravdepodobnosti, že pozorovaný výsledok môže byť vysvetlený známym pozadím. Lokálne dosiahla významnosť pri niektorých skúmaných modeloch až 3,4 sigma, po započítaní takzvaného look-elsewhere effect však klesá na spomínaných 2,6 sigma.
Na fyzikálny objav sa pritom štandardne vyžaduje hranica 5 sigma, takže tím zatiaľ rozhodne netvrdí, že temnú hmotu našiel. Ide však o najzaujímavejšiu stopu, akú experiment LZ doteraz zaznamenal. Vedci budú teraz sledovať, či sa s pribúdajúcimi dátami objavia ďalšie podobné udalosti. Ak áno, štatistická významnosť by mohla rásť. Ak nie, môže sa ukázať, že išlo o mimoriadne vzácny proces bežnej fyziky alebo zatiaľ neidentifikovaný zdroj pozadia.
Temná hmota patrí medzi najväčšie nevyriešené otázky modernej fyziky. Podľa súčasných modelov tvorí približne 85 % všetkej hmoty vo vesmíre, no priamo ju zatiaľ nikto nezachytil. O jej existencii vieme predovšetkým vďaka gravitačným účinkom na galaxie a veľkorozmernú štruktúru vesmíru. Ak by sa signál z LUX-ZEPLIN nakoniec potvrdil ako WIMP, išlo by o prvú priamu detekciu jednej z častíc tvoriacich temnú hmotu a jeden z najvýznamnejších fyzikálnych objavov posledných desaťročí.
Komentáre