Експеримент, търсещ признаци на неуловимата тъмна материя, е открил необясним сигнал. Учените, работещи върху експеримента Xenon1T, са открили повече активност в своя детектор, отколкото бяха очаквали в началото.
Този „излишък от събития“ би могъл да потвърди съществуването на неоткрита по-рано частица от тъмна материя, наречена аксион.
Тъмната материя представлява 85% от материята в Космоса, но нейната природа е неизвестна. Каквато и да е, тя не отразява или излъчва, т.е. не пропуска навън или навътре в себе си светлина, оттук и името.
Има три потенциални обяснения за новия сигнал от експеримента Xenon1T. Две от тях изискват нова физика за обяснение, докато третата е в съответствие с хипотетичната частица от тъмна материя, наречена слънчев аксион.
Досега учените наблюдават само косвени доказателства за съществуването на тъмната материя. Окончателното директно откриване на частици от тъмна материя все още не е направено.
Има няколко теории, които да отчитат каква може да е тази частица. Най-предпочитаният от тях е WIMP, или Weakly Interacting Massive Particle, (Cлабо взаимодействаща масивна частица).
Физиците, работещи върху експериментите от серията Xenon, прекараха повече от десетилетие в лов за признаци на тези WIMP. Но търсенето си остава безрезултатно.
Експериментът е бил осъществен дълбоко под земята в съоръжението „Гран Сасо“ в Италия, от 2016 г. до 2018 г. Детекторът му е бил напълнен с 3,2 тона свръх чист втечнен ксенон, два тона от които са служили като „мишена“ за взаимодействия между ксеноновите атоми и други частици, които минават през него. Когато частица пресече целта, тя може да генерира малки проблясъци светлина и свободни електрони от ксенонов атом.
Повечето от тези взаимодействия – известни още като „събития“ – са с частици, за които вече знаем, като муони, космически лъчи и неутрино. Това представлява така наречения от учените фонов сигнал.
Потенциалният сигнал от неоткрита частица трябва да бъде достатъчно силен, за да се издигне над този фонов шум. Учените внимателно са преценили броя на фоновите събития в Xenon1T. Те очаквали да видят приблизително 232 „събития“, но вместо това експериментът показал 285 – излишък от 53 „събития“.
Едно от обясненията може да бъде нов, по-рано неизвестен източник на фоново замърсяване, причинено от наличието на малки количества тритий в детектора на Xenon1T. Може да се дължи и на неутрино, трилиони от които преминават през тялото на човек безпрепятствено всяка секунда.
Едно от обясненията може да бъде, че магнитният момент (свойство на всички частици) на неутрино е по-голям от стойността му в Стандартния модел, който категоризира елементарните частици във физиката.
Ако това е така, то би било силен намек, че е необходима някаква друга, нова физика, за да бъде обяснено. Въпреки това, излишъкът на „събития“ е най-съвместим със сигнал получен от слънчеви аксиони, много лека, но все още неоткрита частица, която също е кандидат за тъмна материя.
В статистически план, хипотезата слънчев аксион има значение от 3,5 сигма. Въпреки че това значение е доста голямо, то не е достатъчно убедително, за да се заключи категорично, че съществуват аксиони. Значение от пет сигма обикновено са приема за праг за откритие.
Значението на хипотезите за тритий и неутрино магнитен момент съответства на 3,2 сигма, което означава, че те също са в съответствие с данните.
Учените, работещи върху проекта Xenon, в момента го надграждат до различна итерация, наречена XENONnT. С по-добри данни от тази бъдеща версия, те са уверени, че скоро ще разберат дали излишъкът от събития е статистически замърсител на фона или нещо много по-вълнуващо.
