Майже за 1,5 кілометра під землею у Південній Дакоті працює один із найчутливіших детекторів у світі. Його завдання спробувати зареєструвати те, що людство досі не спостерігало безпосередньо: можливу взаємодію частинки темної матерії зі звичайною речовиною.
І тепер у даних експерименту LUX-ZEPLIN (LZ) виявили подію, яка змусила фізиків придивитися до неї особливо уважно. Детектор зареєстрував сигнал, що відповідає ядерній віддачі з енергією приблизно 248 кеВ. Відомі фонові процеси поки не дали однозначного пояснення його походженню.
🪐 Чому вчені взагалі говорять про темну матерію?
Ми бачимо зорі, планети, газ, пил і цілі галактики. Проте видимої речовини недостатньо, щоб у межах стандартної космологічної моделі пояснити всі спостережувані гравітаційні ефекти.
Зокрема, на існування додаткової невидимої маси вказують спостереження за рухом галактик, скупченнями галактик та структурою раннього Всесвіту.
Цю невидиму складову називають темною матерією.
Ми спостерігаємо її передбачуваний гравітаційний вплив, але досі не знаємо, з чого вона складається на рівні частинок.
Саме цю загадку намагається розв'язати LUX-ZEPLIN.
⛰️ Сім тонн ксенону під землею
LZ розташований у Sanford Underground Research Facility — підземній лабораторії у штаті Південна Дакота, США.
Така глибина потрібна не випадково. Товща гірських порід допомагає захистити надчутливий детектор від значної частини космічного випромінювання, яке могло б створювати сторонні сигнали.
В установці міститься близько семи тонн рідкого ксенону.
Ідея експерименту полягає в тому, що гіпотетична частинка темної матерії може надзвичайно рідко зіткнутися з ядром атома ксенону й передати йому частину своєї енергії.
Ядро при цьому відскакує — виникає так звана ядерна віддача.
Саме сліди таких взаємодій і шукають фізики.
💫 Один сигнал серед тисяч подій
Найбільший інтерес викликала подія, зареєстрована детектором 16 червня 2023 року.
Якщо інтерпретувати її як ядерну віддачу, її енергія становить приблизно 248 кеВ.
Цікаво, що загальної надлишкової кількості подій дослідники не побачили. Незвичайним виявився саме цей окремий сигнал і його характеристики.
Однак одинична незвичайна подія — ще не доказ існування нової частинки.
📈 Чому вчені не оголошують про відкриття?
Максимальна локальна статистична значущість результату досягла приблизно 3,4σ.
Але дослідники перевіряли велику кількість можливих моделей. Після врахування цього фактора глобальна статистична значущість становила близько 2,6σ.
Цього недостатньо, щоб говорити про відкриття нової фізики.
Тому головний висновок значно обережніший:
LUX-ZEPLIN зафіксував незвичайну подію, походження якої наразі не встановлено.
🌑 А якщо це все-таки темна матерія?
Фізики вже перевіряють різні сценарії, здатні пояснити такий високоенергетичний сигнал.
Особливий інтерес становлять моделі нееластичної темної матерії. У них гіпотетична частинка під час взаємодії з ядром не просто передає йому енергію, а змінює власний стан.
Окремі теоретичні роботи також досліджують можливість пояснення події за допомогою гігсіно — гіпотетичних частинок, передбачених деякими моделями фізики за межами Стандартної моделі.
🔎 Що станеться далі?
Тут вирішальними можуть стати нові спостереження.
LZ продовжує збирати дані, а запланований обсяг роботи експерименту становить 1000 днів спостережень.
Якщо з'являться нові подібні події, вчені зможуть порівняти їхню енергію, частоту та інші характеристики з прогнозами різних моделей.
Тому сьогодні найцікавіше питання залишається відкритим:
❓️Що стало джерелом сигналу з енергією близько 248 кеВ: рідкісний фоновий процес, статистична флуктуація чи прояв фізики, яку ми ще не розуміємо?
Відповідь можуть дати наступні дані LUX-ZEPLIN.
За матеріалами статті Ігоря Данилова
ALLATRA Media, 17 вересня 2026 року.
