Статистическая значимость сигнала составила 2,6 сигмы. Это соответствует примерно 0,5% вероятности получить подобное событие из-за фонового процесса. Для официального открытия в физике элементарных частиц этого недостаточно: общепринятый порог составляет 5 сигм.
Поэтому ученые пока не говорят об обнаружении темной материи. Речь идет лишь о необычном событии, которое совпало с областью параметров, где исследователи рассчитывают увидеть следы WIMP.
Что зафиксировал детектор
Эксперимент LUX-ZEPLIN работает на глубине около 1,6 километра в Национальной подземной исследовательской лаборатории Санфорд в Южной Дакоте. Основным рабочим веществом детектора служит сверхчистый жидкий ксенон — его в установке около 10 тонн.
Во время взаимодействия частицы с атомами ксенона возникают световой сигнал и электрический отклик. Именно такую комбинацию исследователи получили при необычном событии, зарегистрированном 16 июня 2023 года.
Для анализа ученые использовали данные за 220 дней наблюдений — с марта 2023-го по апрель 2024 года. В работе участвовали около 250 специалистов из 39 научных организаций.
Предполагаемая частица должна обладать массой не менее 200 ГэВ/с². При этом энергия зарегистрированного столкновения оказалась выше той, которую обычно предсказывают стандартные модели взаимодействия WIMP.
Ученые рассматривают несколько возможных объяснений. Сигнал может быть связан с необычным механизмом взаимодействия гипотетической частицы или с особенностями ее движения. Но полностью исключить неизвестный фоновый процесс пока невозможно.
Представитель коллаборации LZ и профессор Университета Брауна Рик Гайтскелл отметил, что событие оказалось именно в той области данных, где ученые ожидают увидеть возможные проявления темной материи. Однако одного сигнала для серьезного вывода недостаточно.
«С одним событием торопиться не стоит. Мы не заявляем об открытии», — подчеркнул Гайтскелл.
С такой оценкой согласен и Джинке Сю из Ливерморской национальной лаборатории. По его словам, наблюдение действительно соответствует одной из изученных моделей темной материи, однако в подобных экспериментах уже встречались неожиданные фоновые события.
При этом исследователи считают находку важной. По одной из моделей WIMP такие частицы должны крайне редко взаимодействовать с обычным веществом. Поэтому даже единичный необычный сигнал может представлять интерес, если впоследствии удастся обнаружить аналогичные события.
Ответ могут дать новые данные
Проверка результата продолжится сразу по нескольким направлениям. У LUX-ZEPLIN остается около 700 дней так называемых «слепых» данных, которые пока не анализировались. Такой подход позволяет провести дополнительную проверку без влияния уже полученного результата на исследователей.
Еще один способ — сравнить наблюдение с результатами других крупных экспериментов. Похожие детекторы на жидком ксеноне работают в Китае и Италии — PandaX-4T и XENONnT. Если независимые установки зафиксируют аналогичные сигналы, аргументы в пользу новой частицы значительно усилятся.
Если же другие эксперименты не обнаружат ничего похожего, необычное событие LZ, скорее всего, получит более прозаичное объяснение.
Для физиков, десятилетиями пытающихся обнаружить темную материю напрямую, нынешний результат стал поводом для осторожного оптимизма. Теоретик Кэтрин Фриз из Техасского университета в Остине, которая следит за этой областью науки, призналась, что ждет положительного результата уже 40 лет.
Пока загадочная частица остается лишь возможным объяснением зарегистрированного события. Чтобы превратить нынешний сигнал в научное открытие, физикам потребуется гораздо больше подтверждений.
Ранее "МК в Новосибирске" сообщал, что учёный оценил будущее ИИ.
