في أعماق الأرض، على بُعد نحو ميل من السطح، داخل منجم ذهب سابق في داكوتا الجنوبية، يعمل أحد أكثر الكواشف حساسية على الكوكب. LUX-ZEPLIN، أو اختصارًا LZ، هو خزان ضخم يحتوي على عشرة أطنان من الزينون السائل فائق النقاء. صُمم لالتقاط ما ظل حتى الآن بعيد المنال عن الجميع: جسيمات المادة المظلمة.
The results were presented earlier today by Dr Sam Eriksen of @BristolUni at the TeVPA conference in Tendo, Japan
تشكل المادة المظلمة نحو 85 بالمئة من كل المادة في الكون. جاذبيتها تُبقي المجرات متماسكة، وتؤثر على حركة النجوم، وتُشكل البنية واسعة النطاق للكون. لكنها بحد ذاتها غير مرئية ولا تتفاعل تقريبًا مع المادة العادية. لعقود، بنى الفيزيائيون أجهزة متزايدة الدقة لالتقاط أي تلميح لوجودها. وفي 1 سبتمبر 2026، أعلن تعاون LZ خلال مؤتمر TeV Particle Astrophysics في اليابان عن نتيجة جعلت العلماء في حالة تأهب.
في البيانات التي جُمعت خلال 220 يومًا «حيًّا» من المراقبة من مارس 2023 إلى أبريل 2024، اكتُشف حدث واحد فقط. في 16 يونيو 2023، سجّل الكاشف ارتدادًا نوويًا — «دفعة» صغيرة لنواة زينون بطاقة تبلغ نحو 248 كيلوإلكترون فولت. حدث ذلك في منطقة من الكاشف حيث العمليات الخلفية يجب أن تكون نادرة للغاية. بعد تحليل دقيق، لم يستطع العلماء تفسير هذا الحدث بمصادر معروفة: شوائب مشعة، أو نيوترونات، أو أشعة كونية تخترق سماكة الصخور.
بلغت الدلالة الإحصائية 2.6 سيغما. احتمال أن يكون هذا تذبذبًا عشوائيًا للخلفية هو نحو نصف بالمئة. للاكتشاف في فيزياء الجسيمات، يتطلب الأمر خمسة سيغما. لذلك لا يعلن أحد عن رصد المادة المظلمة. لكن هذه هي الإشارة الأكثر إثارة للاهتمام التي حصل عليها LZ طوال فترة عمله.
إذا كان الحدث مرتبطًا فعلًا بالمادة المظلمة، فيجب أن يكون الجسيم ثقيلًا إلى حد ما — لا يقل عن 200 جيجا إلكترون فولت، أي أكثر من 200 مرة من كتلة البروتون. ويجب أن يتفاعل بطريقة مختلفة عن أبسط نماذج WIMP — الجسيمات الضخمة ضعيفة التفاعل. في الصورة الكلاسيكية، يجب أن تكون مثل هذه الارتدادات عالية الطاقة مصحوبة بالعديد من الارتدادات الأضعف. لم تُرَ تلك الارتدادات. هذا يشير إلى سيناريوهات أكثر تعقيدًا: تفاعلات غير مرنة أو عوامل غريبة في نظرية المجال الفعال.
حاليًا، لدى التعاون بيانات أكثر بكثير — أكثر من 700 يومًا من المراقبة التي لم تُحلل بعد بشكل أعمى. تجارب أخرى، مثل XENONnT وPandaX، تواصل عملها أيضًا. إذا ظهرت أحداث مماثلة مرة أخرى، فقد تتغير الصورة. إذا لم تظهر، فسيظل هذا شذوذًا إحصائيًا نادرًا.
العالم الذي نعيش فيه مبني بدقة مذهلة. المادة المظلمة، التي لم نلمسها مباشرة بعد، تحدد مصير المجرات وربما وجود النجوم والكواكب نفسها. نبضة واحدة بالكاد محسوسة في الزينون السائل تحت الأرض هي صدى صغير لعمليات تجري على نطاق الكون بأكمله. حتى الآن، هذا مجرد تلميح. لكن مثل هذه التلميحات هي التي فتحت يومًا فصولًا جديدة في فهم الواقع.
