На протяжении последнего столетия физики пытаются обнаружить темную материю, но все попытки прямого детектирования пока не увенчались успехом. Детектор LZ, расположенный в США, в шахте Южной Дакоты на глубине почти полутора километров, представляет собой огромный резервуар с 10 тоннами сверхчистого жидкого ксенона. Он спроектирован для поиска WIMP (вимп) — слабовзаимодействующих массивных частиц — одного из главных кандидатов на роль темной материи.

Коллаборация LZ уже собрала крупнейший в мире массив данных по поиску темной материи и продолжает накапливать статистику. Новый результат основан на анализе 220 дней работы детектора в период с марта 2023 по апрель 2024 года. Ученые коллаборации уже изучали эти данные в поисках самых простых типов взаимодействий WIMP. Однако на этот раз ученые расширили диапазон поиска. Обработка данных заняла несколько месяцев — команда тщательно перебирала все возможные источники фоновых событий от известной материи: космических лучей, нейтронов, радиоактивных примесей. Одно событие упорно не поддавалось объяснению, пишет Phys.

Если этот сигнал действительно порожден темной материей, то WIMP должна иметь массу как минимум 200 ГэВ (в 200 раз больше массы протона) и взаимодействовать с обычной материей не по простейшей модели, а по более сложному сценарию, который раньше почти не рассматривался. Однако статистическая достоверность всего 2,6 сигма означает, что примерно в 0,5% случаев такое событие может возникнуть из-за случайного фона — этого недостаточно для научного открытия, но достаточно, чтобы привлечь внимание научного сообщества.

«Появление аномальных событий в данных — явление ожидаемое, но при более детальном анализе они обычно оказываются проявлением того или иного фонового процесса, — отметил Аарон Маналасей, председатель совета институтов-участников эксперимента LZ. — За все время моей работы в различных экспериментах я впервые сталкиваюсь с таким аномальным событием, которое по всем признакам выглядит достоверным. Разумеется, мы продолжаем ломать голову, пытаясь понять, не упустили ли мы какой-либо редкий механизм возникновения фона, но сама мысль о том, что это может быть первым намеком на обнаружение темной материи, невероятно захватывает».

Следующие годы работы детектора должны дать окончательный ответ. Либо сигнал усилится с появлением новых данных, либо исчезнет как статистическая флуктуация.

В прошлом месяце астрофизики из Китая сообщили о получении прямых доказательств существования темной материи: проанализировав собранные за 15,5 лет данные космического гамма-телескопа «Ферми», они обнаружили характерный гамма-сигнал. Если их интерпретация верна, то этот сигнал — результат столкновения и аннигиляции WIMP.