Участники международного эксперимента LUX-ZEPLIN (LZ) зафиксировали необычное взаимодействие частицы, которое пока не удается объяснить известными фоновыми сигналами от обычного вещества. Темная материя, на долю которой, как предполагается, приходится около 85% вещества во Вселенной, до сих пор не была обнаружена напрямую. Новый сигнал ученые считают наиболее убедительным из возможных признаков темной материи, полученных в LZ.
При этом исследователи не называют результат открытием. Статистическая значимость события составляет 2,6 сигма, тогда как для подтвержденного открытия в физике частиц требуется уровень в 5 сигма. Вероятность того, что сигнал мог возникнуть из-за известных фоновых источников, оценивается примерно в 0,5%.
Детектор LZ расположен почти в полутора километрах под землей в лаборатории Sanford Underground Research Facility в американском штате Южная Дакота. В его основе находятся 10 тонн особо чистого жидкого ксенона. Установка предназначена для поиска вимпов — слабовзаимодействующих массивных частиц, которые считаются одними из основных кандидатов на роль темной материи.
В новом исследовании специалисты изучили данные за 220 дней наблюдений, собранные с марта 2023 года по апрель 2024 года. На этот раз анализ охватил более широкий набор возможных взаимодействий вимпов, способных выделять в детекторе больше энергии. Необычное событие обнаружили в области, где ожидается появление сигналов темной материи, а уровень помех остается низким.
Если зарегистрированный сигнал действительно связан с темной материей, масса вызвавшей его частицы могла составлять не менее 200 гигаэлектронвольт, что более чем в 200 раз превышает массу протона. Такой вариант также предполагал бы взаимодействие вимпов с обычным веществом, выходящее за рамки наиболее простых моделей. Ученые продолжат набор данных, чтобы проверить, усилится ли статистическая значимость сигнала или он исчезнет при дальнейших наблюдениях.
Для защиты от посторонних воздействий установка размещена под толщей горной породы, которая задерживает значительную часть космического излучения. Центральный детектор дополнительно окружен водяным резервуаром и внешними системами, снижающими влияние нейтронов. По данным команды LZ, найденное событие прошло все проведенные проверки, однако одного такого случая пока недостаточно для заявления об обнаружении темной материи.
