Глубоко под землёй, почти в миле от поверхности, в шахте бывшего золотого рудника в Южной Дакоте, работает один из самых чувствительных детекторов на планете. LUX-ZEPLIN, или просто LZ, — огромный резервуар с десятью тоннами сверхчистого жидкого ксенона. Он создан, чтобы поймать то, что до сих пор ускользало от всех: частицы тёмной материи.
The results were presented earlier today by Dr Sam Eriksen of @BristolUni at the TeVPA conference in Tendo, Japan
Тёмная материя составляет около 85 процентов всей материи во Вселенной. Её гравитация держит галактики вместе, влияет на движение звёзд и формирует крупномасштабную структуру космоса. Но сама она невидима и почти не взаимодействует с обычным веществом. Десятилетиями физики строили всё более точные установки, чтобы уловить хоть один намёк на её присутствие. И вот 1 сентября 2026 года на конференции TeV Particle Astrophysics в Японии коллаборация LZ объявила о результате, который заставил учёных насторожиться.
В данных, собранных за 220 «живых» дней наблюдений с марта 2023 по апрель 2024 года, обнаружили одно-единственное событие. 16 июня 2023 года детектор зафиксировал ядерный отскок — крошечный «толчок» ядра ксенона с энергией около 248 килоэлектронвольт. Это произошло в той области детектора, где фоновые процессы должны быть крайне редки. После тщательного анализа учёные не смогли объяснить это событие известными источниками: радиоактивными примесями, нейтронами или космическими лучами, которые всё-таки пробиваются сквозь толщу породы.
Статистическая значимость составила 2,6 сигма. Вероятность того, что это случайная флуктуация фона, — примерно полпроцента. Для открытия в физике частиц требуется пять сигма. Поэтому никто не объявляет о детектировании тёмной материи. Но это самый интригующий сигнал, который LZ получил за всё время работы.
Если событие действительно связано с тёмной материей, то частица должна быть довольно тяжёлой — не меньше 200 гигаэлектронвольт, то есть более чем в 200 раз тяжелее протона. И взаимодействовать она должна иначе, чем в самых простых моделях WIMP — слабо взаимодействующих массивных частиц. В классической картине таких высокоэнергетических отскоков должно сопровождаться множество более слабых. Их не увидели. Это наводит на мысль о более сложных вариантах: неупругих взаимодействиях или экзотических операторах эффективной теории поля.
Сейчас у коллаборации уже есть гораздо больше данных — свыше 700 дней наблюдений, которые ещё предстоит проанализировать вслепую. Другие эксперименты, такие как XENONnT и PandaX, тоже продолжают работу. Если похожие события появятся снова, картина может измениться. Если нет — это останется редкой статистической аномалией.
Мир, в котором мы живём, устроен с поразительной точностью. Тёмная материя, которой мы до сих пор не касались напрямую, определяет судьбу галактик и, возможно, само существование звёзд и планет. Один едва уловимый импульс в жидком ксеноне под землёй — это крошечный отголосок процессов, разворачивающихся в масштабах всей Вселенной. Пока это лишь намёк. Но именно такие намёки когда-то открывали новые главы в понимании реальности.
