Ученые, работающие над экспериментом с темной материей LUX-ZEPLIN (LZ), выявили взаимодействие одиночных частиц, которое они пытались объяснить с помощью любого известного фонового процесса. Детектор работает на глубине почти мили под землей в Сэнфордском подземном исследовательском центре в Южной Дакоте, США, где он ищет признаки темной материи.Результатом является наиболее убедительный намек на темную материю, о котором сообщалось в ходе эксперимента, хотя он и не соответствует статистическому порогу, необходимому для заявления об открытии. Считается, что темная материя составляет около 85% всей материи во Вселенной, однако напрямую она никогда не обнаруживалась.По данным UK Research and Innovation (UKRI), анализ был проведен Бристольским университетом и представлен на конференции по астрофизике частиц 2026 ТэВ в Японии.
Что обнаружил подземный детектор в поисках темной материи
Эксперимент LZ выявил взаимодействие одиночных частиц в области набора данных, которую исследователи ранее не исследовали. Команда провела месяцы, исследуя возможные причины, включая известные фоновые процессы, которые могут генерировать сигналы внутри детектора.Это событие выделяется тем, что исследователи хорошо понимают детектор и его фоновые сигналы, поэтому необъяснимое взаимодействие важно исследовать.Однако находка не подтверждает наличие темной материи. Результат имеет статистическую значимость 2,6 сигма, что указывает примерно на 0,5% вероятности того, что известные фоновые процессы могут объяснить событие. Физика требует значимости 5 сигм, прежде чем результат можно будет объявить открытием.
Как детектор LZ ищет темную материю глубоко под землей
В эксперименте LZ используется 10 тонн сверхчистого жидкого ксенона для поиска слабо взаимодействующих массивных частиц, известных как вимпы. Эти гипотетические частицы входят в число кандидатов, которых исследователи изучают в поисках темной материи. Детектор работает на глубине почти мили под землей в Сэнфордском подземном исследовательском центре в Южной Дакоте, США.Эксперимент проводится Национальной лабораторией Лоуренса Беркли Министерства энергетики США и объединяет около 250 ученых и инженеров из 39 учреждений по всему миру. Исследователи ищут редкие взаимодействия, которые могут предоставить доказательства существования темной материи.
Что может необъяснимое взаимодействие частиц рассказать учёным о темной материи
Если бы это событие было результатом взаимодействия темной материи, оно указывало бы на вимп с массой не менее 200 ГэВ/с² (гигаэлектронвольт), что более чем в 200 раз превышает массу протона. Его взаимодействие с обычной материей выходит за рамки простейших теоретических моделей.Однако исследователи не подтвердили, что сигнал исходил от темной материи. Рик Гейтскелл, профессор Университета Брауна и представитель LZ, сказал: «Мы очень заинтригованы, увидев это событие в данных, в регионе, где мы ожидаем появления темной материи, а конкурирующий фон очень низок».“Мы не хотим забегать вперед, учитывая только одно событие. Мы не утверждаем, что видели темную материю. Но мы увидели кое-что интересное, чем хотим поделиться с научным сообществом за их вклад”.
Как команда LZ планирует исследовать сигнал и продвигать исследования темной материи
Сотрудничество LZ продолжит сбор данных в подземном исследовательском центре Сэнфорда, чтобы определить, станет ли сигнал сильнее, ослабнет или исчезнет по мере того, как станут доступны новые наблюдения. Великобритания сыграла центральную роль в эксперименте: 10 команд участвовали в его строительстве и эксплуатации, а около 50 британских исследователей участвовали в эксплуатации, анализе данных и руководстве сотрудничеством с момента ввода в эксплуатацию в 2021 году.Британская команда также работает с международными партнерами над XENON-LUX-ZEPLIN-DARWIN, обсерваторией редких событий нового поколения, предназначенной для обнаружения темной материи и физики нейтрино. В настоящее время проект получает поддержку через предварительную деятельность Инфраструктурного фонда UKRI. Великобритания также изучает возможность проведения эксперимента в подземной лаборатории Боулби, поддерживая планы дальнейших исследований взаимодействий редких частиц.
