До последнего времени существование тёмной материи подтверждалось лишь косвенными астрофизическими наблюдениями — по кривым вращения галактик, гравитационному линзированию и параметрам реликтового излучения. Однако эксперимент LZ, развернутый в Sanford Underground Research Facility на юге Дакоты (США), зафиксировал единичное событие, которое не укладывается ни в одну из известных научных моделей. Об этом сообщает РБК-Украина со ссылкой на исследование, опубликованное в рамках Sanford Underground Research Facility.

Как устроен детектор LZ

Чтобы поймать уникальную частицу, учёные построили детектор на глубине почти 1,6 км под землёй. Толща горных пород экранирует прибор от космического излучения, а резервуар с водой блокирует нейтроны, способные создать ложные сигналы. Внутри детектора размещено более семи тонн сверхчистого жидкого ксенона. Принцип действия основан на регистрации слабовзаимодействующих массивных частиц — WIMP: когда гипотетическая частица тёмной материи сталкивается с ядром атома ксенона, возникает короткая вспышка света и поток электронов, которые и фиксируются детектором.

«Игла в стоге сена»: как искали сигнал

Поиск единичного события на фоне случайных процессов учёные сравнивают с поиском «иглы в стоге сена». Команда проанализировала данные за 220 дней работы детектора. На первом этапе простые классические модели не дали результатов, однако после расширения критериев под более сложные теоретические сценарии исследователи обнаружили одно уникальное событие, зафиксированное 16 июня 2023 года.

Что зафиксировали физики

Зафиксированное событие имеет уровень достоверности около трёх сигма, что соответствует вероятности случайного совпадения порядка одного к четырстам. Для официального объявления научного открытия в физике частиц требуется более строгий стандарт — пять сигма. Результаты исследования уже были представлены на астрофизической конференции в Японии, где команда описала характеристики аномального события и методику его выделения из фона.

Противоречивые данные

Здесь важно честно отразить расхождение между медийной подачей и позицией самих физиков. С одной стороны, ряд изданий характеризует событие как «прорыв» и возможное «выдавание себя» тёмной материей. С другой стороны, спикер коллаборации LZ Ричард Гейтскелл подчёркивает, что команда сознательно воздерживается от прямых заявлений об обнаружении тёмной материи: уровень в три сигма ниже порога открытия, и существует вероятность, что зафиксировано взаимодействие обычной материи, механизм которого учёные пока не до конца понимают. Таким образом, единого согласия о природе события на данный момент нет.

Что дальше: подтверждение и параллельные эксперименты

В настоящее время физики анализируют массив данных, в четыре раза больший, чем собранный до июня 2023 года, что позволит либо усилить, либо опровергнуть первоначальный сигнал. Ожидается также подтверждение или опровержение результатов в аналогичных экспериментах с жидким ксеноном, которые ведутся в Италии и Китае. Совокупность данных из нескольких независимых детекторов станет ключевым критерием для перехода от единичной аномалии к признанному научному результату.