Подземный детектор зафиксировал возможный сигнал темной материи
Подземный детектор LUX-ZEPLIN (LZ) зарегистрировал событие, которое может быть связано с темной материей. Об этом сообщили на конференции TeV Particle Astrophysics 2026 в Японии.
Событие обнаружили в данных за 220 дней наблюдений, собранных с марта 2023 по апрель 2024 года. Оно оказалось в области, где физики ожидали увидеть взаимодействия частиц темной материи, а количество обычных фоновых событий там было очень небольшим. LZ представляет собой международное объединение примерно 250 ученых и инженеров из 39 научных учреждений.
Один необычный сигнал
LZ ищет гипотетические частицы WIMP, которые рассматриваются как один из возможных компонентов темной материи. Предполагается, что они крайне редко взаимодействуют с обычным веществом.
Для поиска таких событий детектор использует около 10 тонн сверхчистого жидкого ксенона. Если частица столкнется с атомом ксенона, возникает крошечная вспышка света. Ее регистрируют чувствительные фотодатчики, после чего физики анализируют характеристики сигнала.
LZ находится почти в 1,5 км под землей в исследовательском комплексе в Южной Дакоте. Толща горной породы защищает установку от космических лучей, а дополнительные слои защиты и внешние детекторы помогают отсекать частицы, которые могут имитировать искомый сигнал.
«Мы очень заинтригованы тем, что увидели это событие в данных, в области, где ожидаем появление темной материи, а конкурирующий фон очень низок. Но при наличии всего одного события мы не хотим забегать вперед. Мы не утверждаем, что увидели темную материю. Мы обнаружили нечто интересное и хотим представить это научному сообществу для обсуждения», — сказал Рик Гайтскелл, профессор Университета Брауна и представитель LZ.
Исследователи несколько месяцев проверяли, не могло ли событие возникнуть по обычной причине. Пока убедительного объяснения найти не удалось.
«Действительно захватывающе думать о том, что это может быть первым намеком на то, что темная материя наконец проявила себя. Мы все еще ломаем голову над тем, может ли за событием стоять какой-то редкий фоновый процесс, но пока ничего подходящего не обнаружили», — отметил Луис де Вивейрос, доцент физики Университета штата Пенсильвания и участник эксперимента LZ.
До открытия еще далеко
Статистическая значимость события составляет 2,6 сигмы с учетом так называемого эффекта поиска по многим параметрам. Для открытия новой частицы в физике обычно требуется уровень в 5 сигм.
По оценке исследователей, вероятность объяснить наблюдение известными фоновыми процессами составляет около 0,5%. Это делает событие необычным, но не исключает вероятность неизвестного фонового процесса.
Если же причиной действительно оказалась частица темной материи, ее масса, вероятно, составляет не менее 200 ГэВ/c², то есть более чем в 200 раз превышает массу протона. Кроме того, такое наблюдение указывало бы на определенный тип взаимодействия WIMP с обычным веществом, который выходит за рамки самого простого варианта теории.
Именно поэтому ученые пока говорят не об обнаружении темной материи, а лишь о возможном кандидате. Для подтверждения результата понадобятся дополнительные события и новые данные.
Ученые установили новый мировой рекорд в поиске темной материи
