LUX-ZEPLIN-ის (LZ) ექსპერიმენტმა თხევადი ქსენონის დეტექტორში ერთი უჩვეულო, მაღალი ენერგიის მოვლენა დააფიქსირა, რომელიც ბნელი მატერიის ნაწილაკის ქსენონის ატომის ბირთვთან შეჯახებას შეიძლება ჰგავდეს. სიგნალმა დეტექტორში დაახლოებით 248 კილოელექტრონვოლტის (keV) ენერგია დატოვა და ბირთვული უკუცემის ნიშნებს შეესაბამებოდა.
თუმცა ეს ბნელი მატერიის აღმოჩენა არ არის. Nature-ის ცნობით, LZ-ის თანამშრომლები თავადაც ფრთხილ შეფასებას აკეთებენ: მათ მხოლოდ ერთი ასეთი მოვლენა ნახეს, ხოლო მისი წარმომავლობისთვის ჯერ სხვა, უფრო ჩვეულებრივი ახსნებიც არსებობს. იმის დასადგენად, არის თუ არა ეს მართლაც ახალი ნაწილაკის კვალი, საჭირო იქნება მეტი მონაცემი, განმეორებითი სიგნალები და დამოუკიდებელი ექსპერიმენტების დადასტურება.
მსგავს ექსპერიმენტებში განსაკუთრებული მნიშვნელობა აქვს არა მხოლოდ სიგნალის დაფიქსირებას, არამედ იმის დადგენასაც, რამდენად ხშირად უნდა ჩნდებოდეს იგი ცნობილ ფონურ პროცესებში. ამიტომ ერთი უჩვეულო მოვლენა მეცნიერულად მნიშვნელოვანი დაკვირვებაა, მაგრამ საბოლოო პასუხს თავისთავად ვერ იძლევა.
რა დააფიქსირა დეტექტორმა
LZ ბნელი მატერიის პირდაპირი ძიების ექსპერიმენტია, რომელიც თხევად ქსენონს იყენებს. თუ უცნობი ნაწილაკი ქსენონის ატომის ბირთვს შეეჯახება, ბირთვი მცირე იმპულსს იღებს — მოვლენას ფიზიკოსები ბირთვულ უკუცემას უწოდებენ. დეტექტორი ამ პროცესისას წარმოქმნილ სინათლისა და ელექტრულ სიგნალებს აღრიცხავს, რაც შეჯახების ტიპისა და ენერგიის შეფასების საშუალებას იძლევა.
ამჯერად ჯგუფმა დაახლოებით 248 keV-ის მოვლენა ნახა. ასეთი ენერგიის უკუცემა შეიძლება შეესაბამებოდეს მასიური, სუსტად ურთიერთქმედი ნაწილაკის — WIMP-ის — შეჯახებას. WIMP ბნელი მატერიის ერთ-ერთი თეორიული კანდიდატია, თუმცა მისი არსებობა დღემდე დადასტურებული არ არის.
თუ ეს სიგნალი მართლაც ბნელი მატერიის ნაწილაკმა წარმოქმნა, მკვლევართა მოდელური შეფასებით მისი მასა სულ მცირე 200 გიგაელექტრონვოლტი (GeV) უნდა ყოფილიყო. უფრო სავარაუდო შეფასება დაახლოებით 1 000 GeV-ის ფარგლებშია. ეს არ ნიშნავს, რომ ნაწილაკის მასა უკვე გაზომილია ან მისი სახეობა იდენტიფიცირებულია — რიცხვები მხოლოდ იმ დაშვებაზეა დაფუძნებული, რომ მოვლენის წყარო ბნელი მატერიაა.
რატომ არ არის ერთი სიგნალი საკმარისი
ბნელი მატერია სინათლეს არ ასხივებს და არც ჩვეულებრივი მატერიის მსგავსად შთანთქავს, ამიტომ მისი არსებობა მეცნიერებს ძირითადად გრავიტაციული ეფექტებით აქვთ ნავარაუდევი. სწორედ ამიტომ მისი პირდაპირი აღმოჩენა განსაკუთრებით მკაცრ მტკიცებულებას მოითხოვს.
ერთეული მოვლენა შეიძლება სრულიად რეალური იყოს, მაგრამ მისი მიზეზი უცნობი დარჩეს. ამ ენერგიის დიაპაზონში ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი ალტერნატიული ახსნა მაღალი ენერგიის ნეიტრონებია. ნეიტრონსაც შეუძლია ქსენონის ბირთვს შეეჯახოს და ბნელი მატერიის მსგავსად ბირთვული უკუცემა წარმოქმნას. სხვა ფონური პროცესებიც გასათვალისწინებელია.
ამ მიზეზით, არასწორი იქნება იმის თქმა, რომ ფონური რადიაციის ან ნეიტრონების გავლენა უკვე გამორიცხულია. LZ ფონების შესამცირებლად და საეჭვო მოვლენების გამოსავლენად დამატებით დეტექტორულ სისტემებსა და შერჩევის კრიტერიუმებს იყენებს, მაგრამ კონკრეტული 248 keV-ის მოვლენის ყველა შესაძლო ალტერნატიული ახსნა საჯაროდ სრულად არ გამორიცხულა.
მეცნიერებისთვის დამაჯერებელი დასკვნისთვის საჭიროა, რომ მსგავსი სიგნალები განმეორდეს იმაზე ხშირად, ვიდრე მოსალოდნელი ფონური მოვლენები. შემდეგ უნდა შეფასდეს მათი სტატისტიკური მნიშვნელობა და მიღებული შედეგი სხვა ექსპერიმენტებმაც დამოუკიდებლად გადაამოწმონ.
რას ამბობენ LZ-ის მკვლევრები
LZ-ის თანამშრომელმა კაილ ერიქსენმა აღნიშნა, რომ ჯგუფი ამ მოვლენას ბნელ მატერიად არ აცხადებს. ექსპერიმენტის სპიკერის, რიჩარდ გეიტსკელის, თქმით, შედეგი განსაკუთრებით საინტერესო მას შემდეგ გახდა, რაც ანალიზის ბოლო ეტაპზე მონაცემებიდან ე.წ. „დამარილება“ მოიხსნა.
„დამარილება“ ნიშნავს, რომ ანალიზისას მონაცემებში განზრახ ამატებენ ბნელი მატერიის სიგნალის მსგავს ხელოვნურ მოვლენებს. ამ მეთოდით მკვლევრებმა წინასწარ არ იციან, რომელი კანდიდატია რეალური და რომელი — იმიტაცია; ეს ამცირებს მოლოდინების გავლენის რისკს. დამარილების მოხსნის შემდეგ ერთმა ნამდვილმა, მაღალი ენერგიის მოვლენამ ყურადღება მიიქცია, მაგრამ პროცედურა მის ბუნებას ვერ ადგენს.
შანხაის ჯიაო ტონგის უნივერსიტეტის ფიზიკოსმა ჯიანგლაი ლიუმ მოვლენას დამაინტრიგებელი უწოდა და აღნიშნა, რომ ის სფეროში დიდ ინტერესს გამოიწვევს. ამასთან, მისი შეფასებაც არ უდრის დამოუკიდებელ დადასტურებას.
რა უნდა დადასტურდეს შემდეგ
LZ-მა შედეგი 2026 წლის 1 სექტემბერს იაპონიაში, ტენდოში გამართულ TeV Particle Astrophysics-ის კონფერენციაზე წარადგინა. Nature-ის თანახმად, მოვლენა ექსპერიმენტის მონაცემებში დაახლოებით 2023 ან 2024 წელს დაფიქსირდა, თუმცა უფრო ზუსტი თარიღი ხელმისაწვდომ მასალაში არ სახელდება.
შემდეგი ნაბიჯი ახალი დაკვირვებები და მონაცემების დაგროვებაა. თუ LZ ან სხვა დეტექტორები მსგავს, კარგად შესწავლილ მოვლენებს კვლავ ნახავენ და ფონური წყაროების ალბათობა მნიშვნელოვნად შემცირდება, სიგნალის ინტერპრეტაცია გაცილებით მყარი გახდება.
ამ ეტაპზე ყველაზე ზუსტი დასკვნა ასეთია: LUX-ZEPLIN-მა დააფიქსირა ერთი იშვიათი მოვლენა, რომელიც ბნელი მატერიის სიგნალთან თავსებადია. ეს საინტერესო მინიშნებაა და არა ბნელი მატერიის დადასტურებული აღმოჩენა.
ChemiAmbebi.space-ზე ასევე წაიკითხეთ: პენსილვანიაში წითელას ორი სიკვდილი დაფიქსირდა.
