У підземному детекторі в США зафіксували загадковий сигнал — можливо, перший слід темної матерії

У підземній лабораторії Sanford Underground Research Facility в американському штаті Південна Дакота експеримент LUX-ZEPLIN (LZ) зафіксував одиничне незвичне зіткнення частинок, яке науковці поки не можуть пояснити звичайними фізичними процесами. Новий аналіз даних представили на конференції TeV Particle Astrophysics, що відбулася в Японії на межі серпня та вересня.

Властивості зафіксованої події збігаються з тим, що теоретично міг би спричинити контакт із частинкою темної матерії — загадкової речовини, яка, за розрахунками фізиків, становить більшу частину маси Всесвіту, але ніколи не спостерігалася напряму.

Детектор глибоко під землею

Установка LZ розташована майже за 1,5 кілометра під землею, у колишній золотій шахті. Товща гірських порід слугує природним щитом, відсікаючи космічне випромінювання, яке інакше заважало б надточним вимірюванням. Над проєктом працюють 250 науковців та інженерів із 39 наукових організацій з усього світу.

Серце установки — детектор із десятьма тоннами гранично чистого рідкого ксенону. Дослідники чекають на найрідкісніший момент, коли частинка темної матерії зіткнеться з ядром атома ксенону та передасть йому частину своєї енергії. Таке зіткнення має спричинити крихітний спалах світла та викид електронів, які здатна зафіксувати апаратура.

Що шукали науковці

Під час нового аналізу даних, зібраних із березня 2023 по квітень 2024 року, фахівці зосередилися на «енергійніших взаємодіях», ніж у попередніх дослідженнях, — розширивши пошук можливих проявів частинок, відомих як WIMP (слабко взаємодіючі масивні частинки). Саме їх фізики вважають одним із головних кандидатів на роль темної матерії.

За даними агентства Reuters, астрофізикиня Альвіна Камаха, яка брала участь в аналізі, порівняла темну матерію з «космічним клеєм», що допоміг сформуватися галактикам на кшталт нашого Чумацького Шляху. Без неї Всесвіт розвивався б зовсім інакше, а структури, що зрештою призвели до появи Сонячної системи, могли б взагалі не виникнути.

WIMP теоретично мають масу, але вкрай слабко взаємодіють зі звичайною речовиною — через це вони могли б у величезних кількостях пронизувати Землю, детектори та людське тіло, майже ніколи не залишаючи сліду. Саме тому такі експерименти, як LZ, роками чекають на єдине рідкісне зіткнення, здатне дати слабкий, але вимірюваний сигнал.

Джерело: novinky.cz