Yer altının derinliklerinde, yüzeyden neredeyse bir mil aşağıda, Güney Dakota'daki eski bir altın madeninin kuyusunda, gezegendeki en hassas dedektörlerden biri çalışıyor. LUX-ZEPLIN veya kısaca LZ, on ton ultra saf sıvı ksenon içeren devasa bir tanktır. Şimdiye kadar herkesten kaçan şeyi yakalamak için tasarlandı: karanlık madde parçacıkları.
The results were presented earlier today by Dr Sam Eriksen of @BristolUni at the TeVPA conference in Tendo, Japan
Karanlık madde, Evrendeki tüm maddenin yaklaşık 85 yüzdesini oluşturur. Yerçekimi galaksileri bir arada tutar, yıldızların hareketini etkiler ve kozmosun büyük ölçekli yapısını şekillendirir. Ancak kendisi görünmezdir ve sıradan maddeyle neredeyse hiç etkileşime girmez. Fizikçiler onlarca yıldır varlığına dair tek bir ipucu yakalamak için giderek daha hassas kurulumlar inşa ediyorlar. Ve işte 1 Eylül 2026 yılında Japonya'daki TeV Parçacık Astrofiziği konferansında LZ işbirliği, bilim insanlarını tetikte bekletten bir sonuç açıkladı.
Mart 2023'ten Nisan 2024'e kadar 220 'canlı' gözlem günü boyunca toplanan verilerde tek bir olay bulundu. 16 Haziran 2023'de dedektör, yaklaşık 248 kiloelektronvolt enerjiyle ksenon çekirdeğinin minik bir 'dürtüsü' olan bir nükleer geri tepme kaydetti. Bu, arka plan süreçlerinin son derece nadir olması gereken dedektör bölgesinde meydana geldi. Kapsamlı analizden sonra bilim insanları bu olayı bilinen kaynaklarla açıklayamadılar: radyoaktif safsızlıklar, nötronlar veya kaya tabakasından hâlâ sızabilen kozmik ışınlar.
İstatistiksel anlamlılık 2,6 sigma idi. Bunun rastgele bir arka plan dalgalanması olma olasılığı yaklaşık yüzde yarım. Parçacık fiziğinde bir keşif için beş sigma gerekir. Bu yüzden kimse karanlık maddenin tespit edildiğini duyurmuyor. Ancak bu, LZ'nin tüm çalışması boyunca aldığı en ilgi çekici sinyal.
Olay gerçekten karanlık maddeyle ilgiliyse, parçacık oldukça ağır olmalıdır - en az 200 gigaelektronvolt, yani bir protondan 200 kat daha ağır. Ve en basit WIMP modellerinden (zayıf etkileşimli büyük kütleli parçacıklar) farklı şekilde etkileşmelidir. Klasik resimde, bu tür yüksek enerjili geri tepmelere çok sayıda daha zayıf olan eşlik etmelidir. Onlar görülmedi. Bu, daha karmaşık varyantları akla getiriyor: esnek olmayan etkileşimler veya egzotik etkili alan teorisi operatörleri.
Şu anda işbirliğinin zaten çok daha fazla verisi var - 700 günden fazla gözlem, henüz kör olarak analiz edilecek. XENONnT ve PandaX gibi diğer deneyler de çalışmaya devam ediyor. Benzer olaylar tekrar ortaya çıkarsa, resim değişebilir. Değilse, bu nadir bir istatistiksel anomali olarak kalacaktır.
İçinde yaşadığımız dünya şaşırtıcı bir hassasiyetle düzenlenmiştir. Doğrudan dokunmadığımız karanlık madde, galaksilerin kaderini ve belki de yıldızların ve gezegenlerin varlığını belirler. Yer altında sıvı ksenon içindeki zar zor algılanabilen tek bir dürtü, tüm Evren ölçeğinde ortaya çıkan süreçlerin minik bir yankısıdır. Şimdilik bu sadece bir ipucu. Ancak gerçekliği anlamada yeni bölümler açan tam da bu tür ipuçlarıydı.
