Vedci, ktorí už roky hľadajú priamy dôkaz existencie temnej hmoty, narazili na mimoriadne zaujímavý signál. Detektor LUX-ZEPLIN zachytil udalosť, ktorú sa zatiaľ nepodarilo vysvetliť žiadnym známym zdrojom. Výskumníci však upozorňujú, že ešte rozhodne nejde o potvrdenie temnej hmoty. O téme píše Gizmodo.
Hlboko pod zemou v americkom štáte Južná Dakota pracuje jedno z najcitlivejších zariadení určených na hľadanie temnej hmoty. Experiment LUX-ZEPLIN (LZ) je ukrytý približne 1,6 kilometra pod povrchom v bývalej zlatej bani, kde je chránený pred kozmickým žiarením a ďalšími vplyvmi, ktoré by mohli narušiť jeho merania.
Práve v týchto dátach vedci narazili na jednu nezvyčajnú udalosť, ktorú sa im zatiaľ nepodarilo vysvetliť známymi zdrojmi pozadia. Signál zachytený 16. júna 2023 sa nachádza v oblasti, kde by sa podľa modelov mohla prejaviť interakcia častice temnej hmoty s xenónom, a zároveň má vlastnosti, ktoré z neho robia mimoriadne zaujímavého kandidáta. Problémom však zostáva, že ide zatiaľ iba o jedinú zachytenú udalosť, takže vedci nemôžu vylúčiť ani iné vysvetlenia.
Práve preto výskumníci hovoria o zaujímavom signále, nie o objave temnej hmoty. Ak by totiž išlo o skutočnú interakciu WIMP častice s bežnou hmotou, jej dôsledky by mali byť viditeľné aj v ďalších udalostiach. LZ ich však zatiaľ nezachytil, čím vzniká ďalšia otázka: ide o mimoriadne vzácnu interakciu temnej hmoty, alebo vedci narazili na úplne iný fyzikálny jav?
Vedci zatiaľ hovoria iba o kandidátovi
Najväčším problémom je, že jeden signál môže znamenať takmer čokoľvek. Výskumníci preto strávili mesiace preverovaním rôznych možností a snažili sa zistiť, či udalosť nemohla vzniknúť iným spôsobom.
Ak by totiž išlo o WIMP časticu, objav by zároveň priniesol nový problém. Súčasné teórie predpokladajú, že pri takomto type interakcie by mal detektor zachytiť aj väčšie množstvo slabších udalostí, no LZ ich však v analyzovaných dátach nevidel.
Vedci preto zatiaľ nevedia povedať, čo presne tento signál spôsobilo. Jedným z vysvetlení môže byť samotná temná hmota, no v takom prípade by musela interagovať s bežnou hmotou trochu inak, než predpokladajú súčasné teoretické modely. Ďalšou možnosťou je, že išlo o časticu s nezvyčajne vysokou rýchlosťou, ktorá pri zrážke odovzdala xenónu viac energie, než by sa pri bežnom scenári očakávalo. Vedci však zároveň pripúšťajú aj možnosť, že za udalosťou stojí úplne iná častica alebo proces, ktorý dnešná fyzika ešte nepozná.
Opatrnosť je preto na mieste aj pri samotných výskumníkoch. Rick Gaitskell, profesor fyziky na Brownovej univerzite a hovorca experimentu LZ, zdôrazňuje, že tím zatiaľ netvrdí, že sa podarilo temnú hmotu priamo zachytiť. Signál je však podľa neho dostatočne zaujímavý na to, aby si zaslúžil pozornosť vedeckej komunity, najmä preto, že sa objavil práve v oblasti dát, kde vedci hľadajú možné prejavy temnej hmoty a zároveň v nej zaznamenali len veľmi málo konkurenčných signálov.
Odpoveď môžu priniesť ďalšie experimenty
Prípad preto zatiaľ zostáva otvorený a vedci budú potrebovať ďalšie dáta. Experiment LZ pritom disponuje obrovským množstvom meraní, ktoré môžu výskumníci analyzovať podrobnejšie, ak sa v nich podarí nájsť ďalšie podobné udalosti, situácia sa môže výrazne zmeniť.
Dôležité bude aj porovnanie výsledkov s ďalšími experimentmi. Medzi zariadenia, ktoré sa venujú podobnému hľadaniu, patria napríklad PandaX v Číne a XENONnT v Taliansku. Ak by podobný signál zaznamenali aj nezávislé detektory, výrazne by to posilnilo argument, že nejde iba o náhodnú alebo doteraz nepoznanú formu šumu.
Zatiaľ preto vedci zostávajú pri opatrnom označení zaujímavý kandidát. Ak sa však podobné udalosti začnú objavovať opakovane, aktuálna záhada by sa mohla zmeniť na jeden z najvýznamnejších objavov modernej fyziky.
