Глибоко під землею, майже за милю від поверхні, у шахті колишнього золотого рудника в Південній Дакоті працює один із найчутливіших детекторів на планеті. LUX-ZEPLIN, або просто LZ, — це величезний резервуар із десятьма тоннами надчистого рідкого ксенону. Він створений, щоб уловити те, що досі вислизало від усіх: частинки темної матерії.
The results were presented earlier today by Dr Sam Eriksen of @BristolUni at the TeVPA conference in Tendo, Japan
Темна матерія становить близько 85 відсотків усієї матерії у Всесвіті. Її гравітація тримає галактики разом, впливає на рух зірок і формує великомасштабну структуру космосу. Але сама вона невидима і майже не взаємодіє зі звичайною речовиною. Десятиліттями фізики будували дедалі точніші установки, щоб уловити хоча б один натяк на її присутність. І ось 1 вересня 2026 року на конференції TeV Particle Astrophysics в Японії колаборація LZ оголосила про результат, який змусив учених насторожитися.
У даних, зібраних за 220 «живих» днів спостережень із березня 2023 по квітень 2024 року, виявили одну-єдину подію. 16 червня 2023 року детектор зафіксував ядерний відскок — крихітний «поштовх» ядра ксенону з енергією близько 248 кілоелектронвольт. Це сталося в тій області детектора, де фонові процеси мають бути вкрай рідкісними. Після ретельного аналізу вчені не змогли пояснити цю подію відомими джерелами: радіоактивними домішками, нейтронами чи космічними променями, які все-таки пробиваються крізь товщу породи.
Статистична значущість становила 2,6 сигма. Імовірність того, що це випадкова флуктуація фону, — приблизно пів відсотка. Для відкриття у фізиці частинок потрібно п'ять сигма. Тому ніхто не оголошує про детектування темної матерії. Але це найінтригуючий сигнал, який LZ отримав за весь час роботи.
Якщо подія справді пов'язана з темною матерією, то частинка має бути досить важкою — не менше 200 гігаелектронвольт, тобто більш ніж у 200 разів важчою за протон. І взаємодіяти вона має інакше, ніж у найпростіших моделях WIMP — слабко взаємодіючих масивних частинок. У класичній картині такі високоенергетичні відскоки мали б супроводжуватися безліччю слабших. Їх не побачили. Це наводить на думку про складніші варіанти: непружні взаємодії або екзотичні оператори ефективної теорії поля.
Зараз у колаборації вже є набагато більше даних — понад 700 днів спостережень, які ще належить проаналізувати наосліп. Інші експерименти, такі як XENONnT і PandaX, теж продовжують роботу. Якщо схожі події з'являться знову, картина може змінитися. Якщо ні — це залишиться рідкісною статистичною аномалією.
Світ, у якому ми живемо, влаштований з вражаючою точністю. Темна матерія, якої ми досі не торкалися безпосередньо, визначає долю галактик і, можливо, саме існування зірок і планет. Один ледь вловимий імпульс у рідкому ксеноні під землею — це крихітний відгомін процесів, що розгортаються в масштабах усього Всесвіту. Поки що це лише натяк. Але саме такі натяки колись відкривали нові розділи в розумінні реальності.
