Znanstvenici u podzemlju Italije tragali za tamnom tvari pa naišli na neobjašnjiv signal

Eksperiment Xenon1T u sklopu kojeg se traže znakovi tamne tvari doveo je do otkrića neobjašnjivog signala, piše BBC.

Znanstvenici koji rade na eksperimentu otkrili su više aktivnosti unutar detektora nego što se očekivalo. Taj "višak događaja" mogao bi ukazati na egzistenciju aksona, prethodno neotkrivene čestica tamne tvari.

Tamna tvar čini 85 posto tvari u Svemiru, no njezina je priroda za sada nepoznata. Štogod da ona je, ne reflektira i ne emitira svjetlost pa se zato tako zove.

Postoje tri objašnjenja za novi signal iz detektora. Nova fizika može dati dva, a treće se podudara s hipotezom o solarnom aksonu.

Dosadašnja otkrića znanstvenika objavljena su Arxivovom serveru za znanstvene radove koji još nisu objavljeni.

Znanstvenici su dosad zabilježili samo indirektne dokaze o postojanju tamne tvari. Tamna tvar još nije nedvojbeno dokazana i uočena.

Postoji nekoliko teorija o prirodi spomenute čestice. Najviše poklonika ima teorija imena WIMP, odnosno Weakly Interacting Massive Particle (slobodni prijevod na hrvatski - masivna čestica slabašne interakcije).

Fizičari koji rade na seriji eksperimenata Xenon već više od deset godina traže dokaze o postojanju tih WIMP-ova. Njihova potraga za sada nije urodila plodom. No najnovija iteracija detektora bila je podešena tako da je bila osjetljiva i na druge čestice.

Eksperiment se provodio od 2016. do 2018. u podzemnom pogonu Gran Sasso u Italiji. Detektor koji se nalazi u tom pogonu bio je ispunjen s 3,2 tone iznimno čistog tekućeg ksenona. Dvije su tone služile kao "meta" za interakciju atoma ksenona i drugih čestica koje su prolazile kroz njega.

Kada čestica pređe preko cilja, može stvoriti manje svjetlosne bljeskove i slobodne elektrone iz atoma ksenona. U većini tih interakcija, koji se još nazivaju i događajima, sudjeluju već otkrivene čestice poput muona, svemirskih zraka i neutrina. Spomenute interakcije čine ono što znanstvenici zovu pozadinskim signalom.

Potencijalni signal koji bi emitirala neotkrivena čestica mora biti dovoljno jak da se izdigne iznad pozadinskog signala.

Znanstvenici su pažljivo izbrojali pozadinske događaje u detektoru. Očekivali su otprilike 232 događaja, međutim eksperiment je generirao 285, što je 53 više od predviđenog broja.

Jedno objašnjenje za veći broj pozadinskih događaja kaže da ih je stvorio nerazmotreni izvor pozadinske kontaminacije koju je uzrokovala prisutnost malih količina tritija u detektoru. Moglo bi biti da je broj veći zbog neutrina. Trilijuni tih čestica svake sekunde prolaze kroz tijelo čovjeka. A moglo bi biti da je magnetski moment neutrina veći od njihovih vrijednosti u standardnom modelu, kategorizaciji elementarnih čestica u fizici.

To bi bila snažna indikacija da su potrebne nove spoznaje iz fizike kako bi se objasnio veći broj pozadinskih događaja.

Višak se podudara sa signalom solarnih aksona, laganih i još neotkrivenih čestica koje su također kandidati za tamnu tvar. Govoreći statističkom terminologijom, hipoteza o solarnim aksonima ima vrijednost 3,5 sigma. Premda je to dosta velika brojka, nije dovoljno velika da bi se zaključilo da aksoni postoje. Pet sigma je vrijednost koja se smatra donjom granicom za otkriće.

Hipoteze o tritiju i neutrinom magnetskom momentu nose sigma vrijednost od 3,2 sigma, što znači da korespondiraju s podacima.

Znanstvenici koji rade na seriji eksperimenata Xenon trenutno nadograđuju detektor te se nadaju da će otkriti zašto je detektirao višak događaja.