Проект по изучению темной материи XENON1T пытается обнаружить следы воздействия слабо взаимодействующих массивных частиц (WIMP) на обычную материю. Для этого ученые заполняют огромные цистерны жидким ксеноном. Если какая-то частица проникнет в них извне, она возбудит атомы ксенона и создаст вспышку света и свободные электроны, которые сможет засечь детектор.
Такой эффект способна, однако, вызвать не только темная материя — источником похожих событий могут быть и известные частицы, пишет New Atlas. Для того чтобы отфильтровать их, ученые вычитают эти помехи из общего числа полученных сигналов. И ждут появления «лишних».
Наконец, это произошло — исследователи ожидали получить в фоне 232 события, но оказалось, что их на 53 больше. Это огромное количество, которое свидетельствует о том, что несомненно произошло нечто странное.
Ученые дают три возможных объяснения. Сначала самое скучное: неизвестный источник помех. Сигнал может быть результатом распада тритрия в цистерне. Увы, но достаточно чувствительных инструментов для того, чтобы обнаружить такой крошечный уровень трития и отбросить эту вероятность, пока не существует.
Но есть и другие варианты. По словам ученых, самый вероятный кандидат — гипотетическая элементарная частица аксион, причем именно та, которая возникла в центре Солнца. Аксионы были предложены в 1970-х для решения проблемы СР-инвариантности. В теории, если у нее есть некая масса, то она может быть кандидатом на темную материю.
И хотя конкретно солнечные аксионы не могут быть темной материей, их обнаружение станет прорывом в физике.
Третье объяснение: источник этих сигналов — неизвестные прежде свойства нейтрино. Эти сверхлегкие элементарные частицы повсюду и редко взаимодействуют с другим веществом, но иногда это происходит. Если в данном эксперименте они взаимодействовали с ксеноном, то у них больший магнитный момент, чем допускает Стандартная модель. А значит, понадобится новая физика, чтобы это объяснить.
Если говорить в терминах вероятности, то лидирует гипотеза солнечного аксиона. Ее достоверность подтверждена с точностью 3,5 сигмы, то есть существует шанс 2 из 10 000, что наблюдение было случайностью. Для того, чтобы быть уверенными, ученым обычно требуется достоверность в 5 сигм. У двух остальных предположений по 3,2 сигмы.
По мнению американских ученых, аксионы могли, фактически, спасти нашу Вселенную от уничтожения на заре ее формирования. Они предположили, что в ранней Вселенной аксионы начали осциллировать, и это движение создало чуть больше материи, чем антиматерии.
