Эксперимент LUX-ZEPLIN (LZ) зарегистрировал единичное взаимодействие частиц, которое пока не удалось объяснить известными фоновыми сигналами обычной материи. Исследователи считают событие наиболее убедительным потенциальным признаком тёмной материи за всё время работы установки. Однако статистической значимости недостаточно, чтобы говорить об открытии.
Данные получили за 220 дней наблюдений с марта 2023 года по апрель 2024-го. Учёные расширили поиск и изучили не только слабые сигналы простейших взаимодействий вимпов — гипотетических массивных частиц, которые рассматриваются как один из кандидатов на роль тёмной материи, — но и события с большим выделением энергии.
LZ работает почти на километровой глубине в подземном исследовательском центре Sanford в американском штате Южная Дакота. В основе детектора находятся 10 тонн сверхчистого жидкого ксенона. Проект объединяет 250 учёных и инженеров из 39 организаций и реализуется при управлении Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли Министерства энергетики США.
Если необычный сигнал действительно вызвала тёмная материя, масса соответствующей частицы могла составлять не менее 200 ГэВ/c², то есть более чем в 200 раз превышать массу протона. Это также указывало бы на более сложный тип взаимодействия вимпов с обычной материей, чем предполагают наиболее простые модели.
Сейчас значимость события оценивается в 2,6 сигмы, тогда как для признания результата открытием в физике элементарных частиц обычно требуется уровень в пять сигм. По оценке исследователей, вероятность того, что сигнал связан с известными фоновыми процессами, составляет около 0,5 процента. «Мы не утверждаем, что увидели тёмную материю. Но мы обнаружили нечто интересное и хотим поделиться этим с научным сообществом», — заявил представитель LZ Рик Гайтскелл, слова которого приводит ScienceDaily.
Для защиты от помех детектор размещён под толстым слоем горных пород, который ослабляет космическое излучение. Дополнительную защиту обеспечивают резервуар с водой и внешние детекторы, снижающие влияние нейтронов. Учёные также применяют компьютерный анализ, чтобы отличать обычные взаимодействия частиц от сигналов, ожидаемых от тёмной материи. Новые наблюдения должны показать, усилится ли статистическая значимость события или предполагаемый сигнал исчезнет.