Μία ανεξήγητη μέχρι στιγμής αλληλεπίδραση σωματιδίου, βαθιά κάτω από τη γη στη Νότια Ντακότα, έχει προκαλέσει έντονο ενδιαφέρον στη διεθνή επιστημονική κοινότητα. Σύμφωνα με ενημέρωση του Γραφείου Επιστημών του αμερικανικού υπουργείου Ενέργειας, η οποία εστάλη σε πανεπιστήμια και ερευνητικά ιδρύματα με έδρα τις ΗΠΑ, το πείραμα LUX-ZEPLIN, γνωστό ως LZ, κατέγραψε ένα μεμονωμένο συμβάν που δεν φαίνεται να ταιριάζει με τα συνήθη σήματα της κανονικής ύλης.
Οι ερευνητές ξεκαθαρίζουν ότι δεν έχουν ανακαλύψει τη σκοτεινή ύλη. Ωστόσο, χαρακτηρίζουν το εύρημα ως την πιο ενδιαφέρουσα ένδειξη που έχει εντοπίσει μέχρι σήμερα το LZ, ένα από τα πλέον ευαίσθητα πειράματα του κόσμου για την άμεση ανίχνευση των σωματιδίων από τα οποία ενδέχεται να αποτελείται η μυστηριώδης αυτή μορφή ύλης.
Η σκοτεινή ύλη εκτιμάται ότι αντιστοιχεί περίπου στο 85% της ύλης του Σύμπαντος. Η παρουσία της συμπεραίνεται από τις βαρυτικές επιδράσεις που ασκεί στους γαλαξίες και σε άλλες κοσμικές δομές, χωρίς όμως να έχει καταγραφεί άμεσα μέχρι σήμερα.
Το ασυνήθιστο συμβάν εντοπίστηκε κατά την ανάλυση δεδομένων από 220 ημέρες πραγματικής λειτουργίας του ανιχνευτή, τα οποία συγκεντρώθηκαν από τον Μάρτιο του 2023 έως τον Απρίλιο του 2024. Η νέα μελέτη διεύρυνε το πεδίο της έρευνας, εξετάζοντας πιθανές αλληλεπιδράσεις σωματιδίων σκοτεινής ύλης που θα μπορούσαν να απελευθερώσουν μεγαλύτερη ποσότητα ενέργειας μέσα στον ανιχνευτή.
Η στατιστική σημασία του ευρήματος υπολογίζεται στα 2,6 σίγμα. Αυτό σημαίνει ότι η πιθανότητα γνωστές πηγές υποβάθρου να προκαλέσουν μία αντίστοιχη ένδειξη εκτιμάται περίπου στο 0,5%. Στη σωματιδιακή φυσική, όμως, για να αναγνωριστεί επισήμως μία ανακάλυψη απαιτείται επίπεδο τουλάχιστον 5 σίγμα. Συνεπώς, το συγκεκριμένο αποτέλεσμα αντιμετωπίζεται ως ενδιαφέρουσα ένδειξη και όχι ως απόδειξη.
«Μας έχει κινήσει έντονα το ενδιαφέρον το γεγονός ότι το συμβάν εμφανίστηκε στην περιοχή όπου περιμένουμε να εντοπίσουμε τη σκοτεινή ύλη και όπου τα ανταγωνιστικά σήματα υποβάθρου είναι πολύ περιορισμένα», δήλωσε ο καθηγητής του Πανεπιστημίου Brown και εκπρόσωπος του LZ, Ρικ Γκέιτσκελ.
Όπως τόνισε, με ένα μόνο περιστατικό οι επιστήμονες δεν μπορούν να προχωρήσουν σε ασφαλή συμπεράσματα. «Δεν ισχυριζόμαστε ότι είδαμε σκοτεινή ύλη. Είδαμε, όμως, κάτι ενδιαφέρον και θέλουμε να το μοιραστούμε με την επιστημονική κοινότητα», ανέφερε.
Εφόσον η αλληλεπίδραση προήλθε πράγματι από σκοτεινή ύλη, το σωματίδιο που την προκάλεσε θα μπορούσε να είναι ένα WIMP, δηλαδή ένα ασθενώς αλληλεπιδρών σωματίδιο μεγάλης μάζας. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς, η μάζα του θα πρέπει να ξεπερνά τα 200 GeV/c², να είναι δηλαδή μεγαλύτερη από 200 φορές τη μάζα ενός πρωτονίου.
Το εύρημα θα μπορούσε επίσης να υποδεικνύει έναν τύπο αλληλεπίδρασης ανάμεσα στα WIMPs και την κανονική ύλη, ο οποίος ξεπερνά τα απλούστερα θεωρητικά μοντέλα που έχουν εξεταστεί μέχρι σήμερα.
Ο επικεφαλής της μελέτης, Σαμ Έρικσεν από το Πανεπιστήμιο του Μπρίστολ, επισήμανε ότι η επιστημονική ομάδα αφιέρωσε μήνες στην εξέταση όλων των πιθανών αιτιών που θα μπορούσαν να δημιουργήσουν ένα ψευδές σήμα. Η σπανιότητα των πιθανών αλληλεπιδράσεων σκοτεινής ύλης σημαίνει ότι ακόμη και ένας πολύ μικρός αριθμός αξιόπιστων περιστατικών μπορεί να αποδειχθεί κρίσιμος.
Ο ανιχνευτής του LZ βρίσκεται σχεδόν ένα μίλι κάτω από την επιφάνεια της γης, στις εγκαταστάσεις Sanford Underground Research Facility. Χρησιμοποιεί δέκα τόνους εξαιρετικά καθαρού υγρού ξένου και αναζητεί χαρακτηριστικές λάμψεις φωτός που προκαλούνται όταν ένα σωματίδιο μεταφέρει ενέργεια στο υλικό.
Το μεγάλο βάθος προστατεύει τον ανιχνευτή από τις κοσμικές ακτίνες, ενώ μία δεξαμενή νερού, εξωτερικοί ανιχνευτές και εξειδικευμένα υπολογιστικά συστήματα περιορίζουν ή αναγνωρίζουν τα σήματα που προέρχονται από νετρόνια και άλλες γνωστές πηγές.
«Είναι η πρώτη φορά, σε οποιοδήποτε πείραμα έχω εργαστεί, που βλέπω ένα ακραίο συμβάν το οποίο εξακολουθεί να φαίνεται έγκυρο από κάθε άποψη», δήλωσε ο φυσικός του Berkeley Lab, Άαρον Μαναλασέι. Πρόσθεσε, πάντως, ότι η ομάδα συνεχίζει να εξετάζει εάν υπάρχει κάποιος εξαιρετικά σπάνιος μηχανισμός υποβάθρου που δεν έχει ακόμη εντοπιστεί.
Το LZ έχει ήδη συγκεντρώσει το μεγαλύτερο σύνολο δεδομένων παγκοσμίως για την αναζήτηση σκοτεινής ύλης και συνεχίζει τη λειτουργία του. Οι επόμενες μετρήσεις θα δείξουν εάν η στατιστική σημασία του ευρήματος θα ενισχυθεί με την εμφάνιση νέων παρόμοιων συμβάντων ή εάν το μοναδικό σήμα θα αποδειχθεί τελικά μία σπάνια διακύμανση του υποβάθρου.
Τα αποτελέσματα παρουσιάστηκαν στο συνέδριο TeV Particle Astrophysics 2026 στην Ιαπωνία, ενώ η επιστημονική εργασία πρόκειται να αναρτηθεί στο arXiv και να υποβληθεί προς δημοσίευση στο περιοδικό «Physical Review Letters».
Διαβάστε ακόμη
Χαλκός: Ο νέος «χρυσός» στην παγκόσμια οικονομία – Η μάχη για τον έλεγχο της προσφοράς
Saint Laurent: Οι «χρυσές» μπίζνες σε Μύκονο και Αθηναϊκή Ριβιέρα
Για όλες τις υπόλοιπες ειδήσεις της επικαιρότητας μπορείτε να επισκεφθείτε το Πρώτο ΘΕΜΑ
πηγή: U.S. Department of Energy – Office of Science