Одна вспышка в LZ интригует, но ещё не открывает тёмную материю

Почти в 1,6 километра под землёй ядро атома ксенона отскочило и породило вспышку. Эксперимент LUX-ZEPLIN (LZ — название, объединившее два прежних проекта поиска тёмной материи) зарегистрировал это единственное взаимодействие за 220 рабочих суток наблюдений с марта 2023 года по апрель 2024-го. Анализ под руководством физика частиц Сэма Эриксена из Бристольского университета не нашёл убедительного объяснения среди известных фоновых сигналов.

Событие похоже на ожидаемое столкновение с массивной слабовзаимодействующей частицей (WIMP, сокращение английского weakly interacting massive particle), гипотетическим кандидатом на роль тёмной материи. Тёмная материя не излучает свет, а её существование выводят из гравитационного воздействия. Мишенью служат десять тонн жидкого ксенона. Столкновение сдвинуло бы ядро — это называется ядерной отдачей — и высвободило ультрафиолетовый свет и электроны. Такой рисунок появился при сравнительно высокой энергии.

Совпадение ещё не означает обнаружение. Глобальная статистическая значимость составила 2,6 сигма; сигма измеряет несовместимость результата с фоном. По оценке коллаборации, вероятность того, что известные процессы дадут не менее экстремальное событие, близка к 0,5 процента. В физике частиц открытие обычно требует 5 сигма, а одно событие не доказывает повторяемость. Если причиной была WIMP, рассмотренные модели указывают массу не менее 200 гигаэлектронвольт на квадрат скорости света — более двухсот масс протона.

Эриксен — ведущий автор анализа, направленного в Physical Review Letters. Алвин Камаха из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Рик Гейтскелл из Брауновского университета также подчёркивают осторожность. Лорен Бирон подготовила материал Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли, Уилл Данэм сообщил новость для Reuters, а организация UK Research and Innovation выпустила институциональную заметку без указанного индивидуального автора. Все три источника допускают редкий фон или неполную модель детектора.

Данные подтверждают необычное взаимодействие, совместимое с некоторыми моделями WIMP и пока не объяснённое проверками. Они не подтверждают обнаружение тёмной материи. Событие важно тем, что задаёт конкретный диапазон энергий и моделей для проверки; решающим станет появление похожих событий и рост значимости либо сохранение вспышки в одиночестве с уменьшением её статистического веса.