Вселенная подала внятный сигнал, но праздновать раскрытие всех тайн пока рано
Ученые получили результат, который может стать важным шагом в поисках темной материи. В эксперименте LUX-ZEPLIN обнаружено необычное событие, не объясняющееся известными нынешней науке процессами. Оно может быть связано с гипотетической частицей, способной пролить свет на одну из главных загадок Вселенной. Но пока это именно теоретически возможное объяснение, а не доказанное открытие.
Темная материя получила свое название не потому, что ученые знают, что она темная, а потому, что не видят ее. Она не излучает свет и почти не взаимодействует с обычным веществом. При этом ее гравитационное влияние помогает объяснить, почему галактики вращаются именно так, как мы наблюдаем. По современным оценкам, на темную материю приходится около 85% всей материи во Вселенной. Иными словами, мы неплохо видим и понимаем, что она делает, но до сих пор не знаем, из чего состоит.
Экспериментальный детектор тёмной материи LUX-ZEPLIN, расположенный на глубине около полутора километров под землей в Южной Дакоте, пустынном штате на Среднем Западе США, создан именно для поиска таких частиц. Его камера-детектор содержит десять тонн сверхчистого жидкого ксенона. Когда частица темной материи сталкивается с атомом ксенона, она может оставить крошечный световой и электрический сигнал. Под землю лаборатория поместили для того, чтобы защитить прибор от космических частиц, способных создать похожие помехи.
В ходе нового анализа ученые обнаружили одно событие, которое не удалось убедительно объяснить известными источниками фонового излучения. Оно может оказаться следом гипотетической массивной, но почти не вступающей во взаимодействие с другими, частицей WIMP. Именно эта, пока во многом эмпирическая, частица давно рассматривается как один из главных «подозреваемых» на роль темной материи.
Почему один сигнал может иметь большое значение
Подземный детектор LUX-ZEPLIN. Вид с высоты птичьего полёта
Если предположение подтвердится, ученые получат не просто доказательство существования темной материи, но и первые сведения о ее свойствах. Предварительный анализ указывает, что возможная частица имеет массу примерно в 200 раз больше протона. Кроме того, характер взаимодействия может отличаться от того, что предсказывают самые простые модели.
Но до официального открытия пока далеко. Статистическая значимость результата составляет 2,6 сигмы (сигма – это среднеквадратическое отклонение от общего показателя), тогда как в физике элементарных частиц обычно требуется пять сигм. Это означает, что вероятность случайного фонового события пока слишком велика, чтобы объявлять новую частицу найденной.
Главная перспектива эксперимента теперь связана с продолжением наблюдений. Если в новых данных появятся похожие события, уверенность в гипотезе возрастет. Если же сигнал не повторится, ученым придется искать другое объяснение. В любом случае LUX-ZEPLIN уже позволил исследовать область, которая раньше оставалась практически недоступной.
Для науки это важный момент: не потому, что темная материя наконец-то раскрыла все свои секреты, а потому, что у исследователей появился конкретный повод проверить новую гипотезу. Возможно, человечество действительно приблизилось к обнаружению частиц, из которых состоит большая часть Вселенной. Но пока это лишь многообещающий намек, а не финал научной детективной истории.
