Подземная установка зарегистрировала странное взаимодействие, которое учёные не могут объяснить известными фоновыми процессами — вероятность случайности всего 0,5%.
Она составляет 85% всей материи во Вселенной, но мы никогда её не видели. Тёмная материя — одна из главных загадок современной физики. И вот, похоже, у нас появился самый многообещающий намёк на её разгадку.
Эксперимент LUX-ZEPLIN (LZ), спрятанный почти на километровой глубине в заброшенной золотой шахте в Южной Дакоте, зарегистрировал странное событие. Один-единственный сигнал, который не вписывается ни в одну известную модель фонового шума. Физики проанализировали 220 дней наблюдений, собранных с марта 2023 по апрель 2024 года, и нашли всего одно такое взаимодействие. Но оно оказалось настолько необычным, что команда оценивает вероятность его случайного происхождения в 0,5%. Это не 5 сигм, необходимых для открытия, но это лучший результат за всё время работы LZ.
Детектор представляет собой 10 тонн сверхчистого жидкого ксенона, охлаждённого до минус 108 градусов по Цельсию. Когда какая-то частица попадает в этот объём, она вызывает две вспышки света — одну прямо в жидкости, другую в газовой фазе после того, как электрическое поле вытягивает освободившиеся электроны. По характеристикам этих сигналов учёные определяют, что именно произошло внутри.
Раньше коллаборация искала слабые взаимодействия — классические WIMP (слабо взаимодействующие массивные частицы), которые должны оставлять очень маленький энергетический след. Но в этот раз они расширили поиск на события с большим энерговыделением. И нашли то, что не могут объяснить ни радиоактивным распадом, ни космическими лучами, ни нейтрино.
«Мы очень заинтригованы этим событием, — говорит Рик Гейтскелл из Университета Брауна, официальный представитель LZ. — Оно попало в область, где мы ожидаем увидеть тёмную материю, а фоновые шумы крайне низки. Но у нас всего одно событие, так что мы не хотим забегать вперёд. Мы не утверждаем, что нашли тёмную материю. Но мы увидели нечто интересное и хотим поделиться этим с научным сообществом».
Если сигнал действительно вызван WIMP, то масса такой частицы должна составлять не менее 200 ГэВ/c² — это примерно в 200 раз тяжелее протона. Такая цифра хорошо ложится в некоторые модели суперсимметрии и других расширений Стандартной модели. «Мы потратили месяцы на то, чтобы перебрать все возможные причины фоновых событий, — добавил Сэм Эриксен из Бристольского университета, ведущий автор исследования. — Мы настолько хорошо понимаем наш детектор и фоны, что даже одно выдающееся событие, как это, является важным. Мы ожидаем, что события тёмной материи будут крайне редкими, так что даже горстка таких сигналов может стать первым обнаружением WIMP».
Коллега Эриксена по коллаборации, Эрик Даль из Северо-Западного университета, с ещё большим энтузиазмом комментирует: «За 20 лет, что я занимаюсь поисками тёмной материи, это самое интересное одиночное событие, которое я видел. Мы перебрали все варианты объяснения, но не нашли ничего, что могло бы создать такой сигнал с вероятностью хотя бы 1%».
Результаты были представлены на конференции TeV Particle Astrophysics 2026 в Японии, а полная версия статьи вскоре появится на arXiv и будет отправлена в журнал Physical Review Letters. Пока это лишь предварительная публикация, но она уже вызвала бурное обсуждение в физическом сообществе.
Конечно, до открытия ещё далеко. Нужно набрать больше статистики, подтвердить сигнал на других детекторах или дождаться повторения такого же события в новых данных LZ. Но то, что мы имеем сейчас — самый сильный намёк на существование частиц тёмной материи за всю историю наблюдений. Возможно, мы стоим на пороге величайшего прорыва в физике после бозона Хиггса. Или это всего лишь редкий сбой, который со временем объяснится. Но одно точно: физики не будут спать спокойно, пока не разберутся.