Prvi mogući tračak tamne materije? Eksperiment LZ zabilježio signal koji naučnici ne mogu objasniti

Gotovo stoljeće naučnici pokušavaju shvatiti tamnu materiju – nevidljivu supstancu koja čini oko 85 posto mase svemira, a nikada nije direktno detektovana. Sada je eksperiment LUX-ZEPLIN (LZ) u Južnoj Dakoti zabilježio interakciju čestice koju istraživači teško mogu objasniti bilo kojim poznatim pozadinskim signalom obične materije.

Rezultat još ne doseže statistički prag od "5 sigma" koji fizika smatra otkrićem – trenutna značajnost iznosi 2,6 sigma, što znači da postoji oko 0,5 posto šanse da je događaj posljedica poznatih pozadinskih procesa. Ipak, riječ je o najuvjerljivijem nagovještaju tamne materije koji je ovaj eksperiment ikada prijavio.

"Veoma smo zaintrigirani što vidimo ovaj događaj u podacima, u regionu gdje očekujemo da se tamna materija pojavi i gdje su konkurentski pozadinski signali vrlo slabi", rekao je Rick Gaitskell, profesor na Univerzitetu Brown i glasnogovornik LZ kolaboracije. "Sa samo jednim događajem ne želimo ići ispred sebe. Ne tvrdimo da smo vidjeli tamnu materiju. Ali vidjeli smo nešto zanimljivo što želimo podijeliti s naučnom zajednicom."

LZ je međunarodna kolaboracija od 250 naučnika i inženjera iz 39 institucija, kojom upravlja Lawrence Berkeley National Laboratory američkog Ministarstva energetike. Detektor radi oko 1,6 kilometara ispod zemlje u Sanford Underground Research Facility, gdje ga slojevi stijena štite od kosmičkog zračenja. Optimizovan je za potragu za tzv. WIMP česticama (slabo interagujuće masivne čestice) – glavnim kandidatima za tamnu materiju.

Kada bi WIMP udario u atom ksenona, on bi emitovao bljesak svjetlosti i elektrone, koje detektuju senzori na vrhu i dnu komore. Nova analiza obuhvatila je 220 dana podataka prikupljenih između marta 2023. i aprila 2024. i, za razliku od ranijih, tražila je širi spektar mogućih interakcija koje bi u detektoru ostavile više energije.

"Događaji koji odskaču nisu neočekivani, ali obično se ispostavi da su neka vrsta pozadinskog šuma kada ih detaljnije pogledate", rekao je Aaron Manalaysay iz Berkeley Laba. "Ovo je prvi primjer u bilo kojem eksperimentu na kojem sam radio da takav događaj izgleda validno."

Rezultati su predstavljeni na konferenciji TeV Particle Astrophysics 2026 u Japanu, a rad će biti objavljen na arXivu i predat časopisu Physical Review Letters. LZ nastavlja prikupljati podatke, pa će se u narednim mjesecima vidjeti hoće li se signal pojačati ili nestati. U trci su i konkurentski eksperimenti XENON u italijanskom Gran Sassu i kineski laboratorij Jinping.