Tajemniczy sygnał. Pojawił się w detektorze LUX-ZEPLIN

Najważniejsze informacje:

• Analiza objęła 220 dni pracy detektora i dane zebrane od marca 2023 do kwietnia 2024 r.
• Badacze oszacowali, że prawdopodobieństwo wyjaśnienia zdarzenia znanymi źródłami tła wynosi ok. 0,5 proc.
• Jeśli sygnał wiąże się z WIMP (hipotetyczną cząstką ciemnej materii), to mogła ona mieć masę ok. 200 razy większą od masy protonu.

Naukowcy z eksperymentu LUX-ZEPLIN informują, że w danych zebranych w detektorze pojawił się sygnał pochodzący od pojedynczego zdarzenia, którego nie da się łatwo przypisać aktywności zwykłej materii. Zwracają uwagę, że to właśnie taki typ rzadkich rejestracji jest poszukiwany w badaniach nad ciemną materią, ale na tym etapie wynik ma charakter wskazówki, a nie rozstrzygnięcia.

Ciemna materia i sygnał w LUX-ZEPLIN

– Bardzo intryguje nas to zdarzenie, ponieważ pojawiło się w danych w obszarze, w którym spodziewamy się sygnału ciemnej materii, a poziom konkurencyjnych sygnałów tła jest bardzo niski – podkreślił prof. Rick Gaitskell z Brown University, rzecznik eksperymentu LZ, współautor badania przedstawionego w trakcie konferencji TeV Particle Astrophysics 2026.

Prof. Gaitskell zaznaczył jednocześnie, że zespół nie chce formułować daleko idących wniosków na podstawie jednego przypadku. – Mając tylko jedno zdarzenie, nie chcemy wyciągać zbyt daleko idących wniosków. Nie twierdzimy, że zaobserwowaliśmy ciemną materię. Zobaczyliśmy jednak coś interesującego, czym chcemy podzielić się ze społecznością naukową i poznać jej opinie – dodał.

Jak działa detektor LZ i czego szukają badacze

Detektor LZ powstał m.in. z myślą o poszukiwaniu WIMP (Weakly Interacting Massive Particle), czyli hipotetycznych, słabo oddziałujących masywnych cząstek. W uproszczeniu to zbiornik z 10 tonami ultraczystego ciekłego ksenonu oraz czujnikami, które mają rejestrować rzadkie oddziaływania między potencjalnymi cząstkami ciemnej materii a atomami ksenonu.

Urządzenie działa 1,5 km pod ziemią w Sanford Underground Research Facility (SURF) w Dakocie Południowej. Ma to ograniczać wpływ promieniowania kosmicznego i innych zakłóceń.

W nowej analizie zespół nie ograniczył się do najprostszych wariantów oddziaływań WIMP-ów, które były sprawdzane wcześniej w tym samym zbiorze. Tym razem badacze przeanalizowali szerszy zakres scenariuszy, w których w detektorze mogłoby zostać zdeponowane więcej energii.

– Było to szczegółowe badanie obszaru, którego wcześniej nie analizowaliśmy w tym zbiorze danych. Poświęciliśmy dodatkowo wiele miesięcy na zrozumienie wszystkich możliwych źródeł zdarzeń tła – powiedział Sam Eriksen z University of Bristol.

Co dalej po pojedynczym zdarzeniu w danych

Eriksen wskazał, że nawet pojedyncze, nietypowe zdarzenie ma znaczenie przy tak niskiej częstości oczekiwanych sygnałów. – Tak dobrze rozumiemy nasz detektor i źródła tła, że nawet pojedyncze nietypowe zdarzenie, takie jak to, które znaleźliśmy, ma znaczenie. Spodziewamy się, że zdarzenia związane z ciemną materią będą niezwykle rzadkie, dlatego już kilka takich przypadków mogłoby oznaczać pierwsze wykrycie ciemnej materii w postaci WIMP-ów – zwrócił uwagę.

Czytaj też: Wielkie testy wojskowe w Polsce. MON wydał ważny komunikat

Mocne słowa trenera Polek po porażce. Prezes odpowiada

Przeczytaj również: Zabójstwo 13-latki. Prokuratura ujawniła szczegóły przesłuchania

Badacze podali, że jeśli anomalne zdarzenie rzeczywiście wywołała ciemna materia, to odpowiadający za nie WIMP miałby prawdopodobnie masę ok. 200 razy większą od masy protonu. Zastrzegli jednak, że na razie nie można uznać tego za odkrycie, a dodatkowe dane mają pomóc ocenić, jaką wagę ma zaobserwowany sygnał. LZ zgromadził już największy na świecie zbiór danych z poszukiwań ciemnej materii i nadal będzie prowadził kolejne pomiary, by poprawić statystykę badań.