Один странный всплеск приблизил физиков к тёмной материи

В глубине бывшей золотой шахты в Южной Дакоте детектор LUX-ZEPLIN зарегистрировал единственное необычное событие. Оно похоже на то, что могла бы оставить частица тёмной материи, но сами физики подчёркивают: это ещё не открытие.


У LUX-ZEPLIN появился один очень упрямый сигнал. В новом анализе исследователи расширили диапазон энергий, в котором искали взаимодействия гипотетических WIMP — слабовзаимодействующих массивных частиц, одного из главных кандидатов на роль тёмной материи.

В данных за 220 рабочих дней, собранных с марта 2023-го по апрель 2024 года, осталось одно событие, которое плохо укладывается в известный фон. Оно выглядит как отдача ядра ксенона с энергией около 248 кэВ. Если причиной действительно была тёмная материя, масса частицы должна быть не меньше примерно 200 ГэВ/c².

Детектор спрятан почти в полутора километрах под землёй в Sanford Underground Research Facility в Южной Дакоте. Внутри — около десяти тонн сверхчистого жидкого ксенона. Толща породы, водяной экран и дополнительные детекторы нужны, чтобы отсечь космические лучи, нейтроны и другие обычные процессы, способные притвориться редким сигналом.

Команда месяцами перебирала возможные фоновые объяснения, но убедительного пока не нашла. Статистическая значимость результата составляет 2,6 сигма с учётом эффекта множественного поиска. Это соответствует примерно 0,5% вероятности получить такой результат из известных фоновых процессов.

Для физики частиц этого недостаточно. Условная планка открытия — 5 сигма, поэтому LZ не объявляет о прямом обнаружении тёмной материи. Исследователи говорят осторожнее: это наиболее интересный намёк, который эксперимент видел до сих пор.

Теперь всё решит повторяемость. LUX-ZEPLIN продолжает накапливать данные. Если похожие события появятся снова, один странный всплеск может превратиться в начало большой истории. Если нет — останется редким исключением, которое заставило физиков ещё раз проверить, насколько хорошо они понимают собственный детектор.


В поисках тёмной материи почти век не хватает именно такого момента — когда неизвестное перестаёт быть только уравнением и оставляет хоть какой-то след в приборе. Но наука начинается не с красивого совпадения, а с его повторения.

Фото: редакция ИЗНАНКИ.