Наука и мистерија: Потрага за тамном материјом изнедрила необјашњив сигнал

Експеримент за проналажење неухватљиве тамне материје открио је необјашњиви сигнал.

Научници који раде на експерименту Ксенон1Т открили су више активности у детектору него што су иначе очекивали - то би могло да укаже на постојање до сада неоткривене честице тамне материје зване аксион.

Постоје три потенцијална објашњења за нови сигнал из експеримента Ксенон1T. Два захтевају објашњење нове физике, док је једно у складу са хипотетичком честицом тамне материје званом соларни аксион.

Налази су се појавили пред објављивање на серверу Арксив.

Шта је тамна материја?

Тамна материја чини 85 одсто материја у космосу, али њена природа је непозната. Каква год да је, не одбија, нити емитује видљиву светлост - отуд њено име.

До сада су научници проналазили само посредне доказе о постојању тамне материје. До дефинитивног, директног открића честица тамне материје тек треба да дође.

Постоји неколико теорија које објашњавају каква би та честица могла да буде.

До сад најомиљенија је ВИМП, илити „Слабо интерактивна масивна честица".

Физичари који раде на серији експеримената Ксенон провели су више од деценије тражећи знаке ових ВИМП-ова, али потрага није уродила плодом.

Међутим, Ксенон1Т, најскорија итерација, била је осетљива и на друге честице које представљају кандидате.

Шта је показао експеримент?

Експеримент је извођен дубоко под земљом у постројењу Гран Сасо у Италији, од 2016. до 2018. године.

Његов детектор био је испуњен са 3,2 тоне ултра-чистог течног ксенона, од чега су две тоне служиле као „мета" за интеракцију између атома ксенона и других честица које пролазе кроз њега.

Кад честица прође поред мете, она може да генерише сићушне бљеске светлости и ослободи електроне из атома ксенона.

Већина ових интеракција - познатих и као догађаји - одигравају се са честицама за које већ знамо, као што су муони, космички зраци и неутрини.

Они чине оно што научници зову позадинским сигналом.

Потенцијални сигнал неоткривене честице мора да буде довољно снажан да се издвоји из тог позадинског шума.

Научници су пажљиво проценили број позадинских догађаја у Ксенону1T. Очекивали су да виде отприлике 232, али се у експерименту десило 285 - што је вишак од 53 догађаја.

Једно објашњење могло би да буде нов, претходно неурачунат извор позадинске контаминације, изазван присуством малих количина тритијума у детектору Ксенона1T.

Могло би да буде и због неутрина, од којих билиони њих сваке секунде неометено пролазе кроз ваша тела.

Једно објашњење могло би да буде да је магнетни моменат (својство свих честица) неутрина већи од његове вредности у Стандардном моделу, који категорише елементарне честице у физици.

Шта даље? Потребна нова физика

То би био снажан наговештај да је потребна нека друга, нова физика да би то објаснила.

Међутим, овај вишак најдоследнији је сигналу из соларних аксиона, веома лаке и досад неоткривене честице, која је истовремено главни кандидат за тамну материју.

У статистичком погледу, хипотеза о соларном аксиону има значај од 3,5 сигми.

Иако је тај значај прилично висок, он није довољно велик да се закључи да аксиони заиста постоје. Обично се за праг новог открића прихвата пет сигми.

Значај хипотеза о тритијуму и магнетном моменту неутрина одговара величини од 3,2 сигме, што значи да су и оне доследне са добијеним подацима.

Научници који раде на колаборацији Ксенон тренутно усавршавају нову итерацију по имену КСЕНОНнТ.

Са бољим подацима из те будуће верзије, они су прилично сигурни да ће ускоро открити да ли је тај вишак статистичка грешка, позадинска контаминација или нешто много узбудљивије.

Пратите нас на Фејсбуку и Твитеру. Ако имате предлог теме за нас, јавите се на [email protected]