Американский подземный детектор LUX-ZEPLIN (LZ) зарегистрировал необычное событие, которое может быть связано с частицей темной материи. Сигнал появился в данных, собранных за несколько лет наблюдений, передаёт «Naked Science».
Установка LZ расположена в исследовательской лаборатории Sanford в Южной Дакоте, примерно на полуторакилометровой глубине. Такое расположение необходимо для защиты детектора от космического излучения и других помех, способных имитировать редкие взаимодействия частиц.
Основной рабочий объем установки заполнен примерно семью тоннами очищенного жидкого ксенона. Если частица сталкивается с ядром ксенона, происходит выброс энергии, который можно зарегистрировать по двум последовательным сигналам — вспышке света и последующему электролюминесцентному импульсу. За процессом наблюдают 494 чувствительных фотодатчика, размещенных в верхней и нижней частях детектора.
Необычное событие в данных LZ
Исследователи изучили данные, накопленные примерно за три года работы установки. Среди зарегистрированных событий оказалось столкновение, при котором ядро получило энергию около 248 килоэлектронвольт.
Такой импульс представляет интерес для физиков, поскольку его характеристики могут соответствовать взаимодействию с тяжелой гипотетической частицей темной материи. Статистический анализ также показал, что событие заметно отличается от ожидаемого фонового уровня.
При этом ученые не называют зафиксированный импульс доказательством существования темной материи. Одного события недостаточно, чтобы исключить случайную флуктуацию или пока неучтенный источник фонового сигнала. Для подтверждения результата потребуется значительно увеличить объем наблюдений и обнаружить больше событий с аналогичными характеристиками.
Почему ученые ищут темную материю
Считается, что на темную материю приходится около 85% всей материи во Вселенной. Ее существование косвенно подтверждается наблюдениями за движением галактик и другими гравитационными эффектами, однако обнаружить частицы темной материи непосредственно пока не удалось.
Именно для такого поиска и создан LUX-ZEPLIN. Международная команда проекта объединяет около 250 исследователей. Ученые рассчитывают уловить крайне редкие столкновения гипотетических частиц с обычным веществом.
Слабое взаимодействие темной материи с привычной материей делает подобные эксперименты особенно сложными. Поэтому детектор разместили глубоко под землей, а сам ксенон подвергли многоступенчатой очистке, чтобы максимально снизить уровень постороннего фона.
Сейчас исследование продолжается. Команда LZ рассчитывает довести продолжительность чистых наблюдений примерно до 1000 дней. Дополнительные данные должны показать, было ли зарегистрированное событие случайной аномалией или оно действительно связано с неизвестным физикам типом частиц.