一个事件让LZ探测器直面暗物质问题

液氙中的一次闪光，让一个孤立数字进入暗物质搜寻的中心。LUX-ZEPLIN（LZ）合作组发现一个与氙原子核反冲相符的事件：原子核获得248千电子伏能量，统计和系统不确定度各为23千电子伏。探测器位于美国桑福德地下研究设施，距地表约1.5公里，厚岩层屏蔽了大部分宇宙线。

分析覆盖2023年3月至2024年4月收集的220个有效运行日，相当于2.84吨年曝光量。团队并非只是重复对弱相互作用大质量粒子（WIMP）的常规搜寻，而是把核反冲能量窗口扩展到约270千电子伏。该范围能够检验有效相互作用模型和非弹性暗物质模型，因为这些机制可在氙中沉积更多能量。

研究者在建立罕见本底和探测器效应模型后发现，考虑在多个模型和能量范围内寻找异常所产生的试验效应，全局上与纯本底假设相差2.6西格玛，最大局部显著性为3.4西格玛。在采用的本底模型下，2.6西格玛约对应产生同样或更强偏差的0.5%概率；它并不表示该事件有99.5%的概率来自暗物质。粒子物理通常要求5西格玛才能宣布发现。

如果反冲由WIMP造成，较符合数据的模型要求其质量至少为每c² 200吉电子伏，即超过质子质量的200倍，并涉及超出最简单弹性情形的相互作用。论文目前是已投稿Physical Review Letters的预印本，尚未完成期刊审稿。单个事件也无法排除未知本底源。更多数据将决定方向：若出现能量和位置分布相符的新事件，显著性会提高；若没有，该闪光可能是涨落，或提示研究者修正探测器及本底模型。