Международная коллаборация LUX-ZEPLIN (LZ) сообщила о неожиданном результате в поиске темной материи: в детекторе зафиксировано одиночное событие, которое не удается объяснить известными фоновыми процессами обычного вещества.
Сигнал соответствует гипотетической частице WIMP (слабовзаимодействующей массивной частице) с массой не менее 200 ГэВ/с². Статистическая значимость результата составила 2,6 сигмы — это означает около 0,5% вероятности того, что событие порождено фоном, а не темной материей. До порога официального открытия в физике частиц (5 сигм, или 0,00003%) результату еще далеко.
Детектор LZ установлен на глубине около 1,6 км в Национальной подземной исследовательской лаборатории Санфорд в Южной Дакоте (США). В его активной зоне находится 10 т сверхчистого жидкого ксенона. 16 июня 2023 года приборы зафиксировали вспышку света и электрический разряд в ксеноне — характерный след столкновения неизвестной частицы с атомным ядром. Анализ охватил 220 дней наблюдений с марта 2023 по апрель 2024 года; в нем участвовали 250 ученых и инженеров из 39 организаций.
Рик Гайтскелл, профессор университета Брауна и представитель коллаборации LZ, отметил, что событие зафиксировано именно в той области данных, где ожидается темная материя. При этом он предостерег от поспешных выводов: «С одним событием торопиться не стоит. Мы не заявляем об открытии».
Осторожен и Джинке Сю, ученый Ливерморской национальной лаборатории и председатель совета спикеров LZ: «Это событие описывается одной из изученных моделей темной материи, но в прошлом мы уже сталкивались с неожиданными фонами».
Зафиксированная энергия столкновения заметно выше стандартных теоретических предсказаний для WIMP, что ученые объясняют либо нестандартным механизмом взаимодействия, либо аномально высокой скоростью гипотетической частицы. Тем не менее Сэм Эриксен, физик Бристольского университета и ведущий автор работы, подчеркивает: «Даже одиночное выдающееся событие важно, поскольку мы ожидаем редкие сигналы от темной материи — несколько таких эпизодов могли бы означать первую регистрацию WIMP».
Проверить результат предстоит нескольким путями. У коллаборации LZ остается еще около 700 дней «слепых» данных — они пока не анализировались: ученые намеренно отложили их для независимой проверки. Параллельно схожие детекторы на жидком ксеноне — PandaX-4T в Китае и XENONnT в Италии — могут либо подтвердить, либо опровергнуть находку.
Физик-теоретик Кэтрин Фриз из Техасского университета в Остине, следящая за поиском темной материи более четырех десятилетий, назвала момент принципиальным: «Жду положительного результата сорок лет».
Ранее Наука Mail рассказывала, как детектор темной материи попутно поставил рекорд чувствительности, проверив квантовую теорию.