بحث المادة المظلمة يسجل حدثاً لا يستطيع الفيزيائيون تفسيره

أبلغ الفيزيائيون الذين يديرون تجربة LUX-ZEPLIN عن تفاعل واحد لجسيم لا يمكنهم تفسيره بإشارات خلفية معروفة. النتيجة هي أقوى تلميح للمادة المظلمة أنتجه المشروع، رغم أنها لا ترقى إلى اكتشاف.

تشكل المادة المظلمة حوالي 85% من كتلة الكون، لكن لم يكتشفها أحد مباشرة. LUX-ZEPLIN، المعروفة بـLZ، هي واحدة من أكثر الكاشفات حساسية في العالم المبنية للبحث عن الجسيمات الضخمة ضعيفة التفاعل، أو WIMPs.

وميض واحد، على عمق ميل

يحتوي الكاشف على سبعة أطنان من الزينون السائل في خزان مدفون على عمق ميل تقريباً تحت تلال بلاك هيلز في داكوتا الجنوبية، في منشأة سانفورد للأبحاث تحت الأرض. الصخور أعلاه تحميه من الأشعة الكونية، ويُحفظ الزينون هادئاً للغاية بحيث يبرز تصادم نادر.

سُجل الحدث غير المفسر في 16 يونيو 2023، عند 39 ثانية بعد الساعة 3:22 بعد الظهر. وجد تحليل جديد صعوبة في نسبه إلى المادة العادية.

إذا جاء الحدث من المادة المظلمة، فإن WIMP وراءه سيكون له كتلة لا تقل عن 200 غيغا إلكترون فولت، أو أكثر من 200 مرة كتلة البروتون.

لماذا ليس اكتشافاً بعد

يصل التحليل إلى 2.6 سيغما. هذا يعني أن هناك احتمالاً يقارب 0.5% أن يكون الحدث مفسراً بخلفيات معروفة. يتطلب الفيزيائيون دلالة 5 سيغما، حوالي واحد في 3.5 مليون احتمال لإشارة خاطئة، قبل تسمية شيء اكتشافاً.

الأحداث الفردية أيضاً يصعب تفسيرها. يمكن للكاشف تسجيل وميض غير عادي لأسباب لا علاقة لها بفيزياء جديدة، من تلوث أثري إلى مزيج نادر من تفاعلات عادية.

قدم الفريق النتيجة في مؤتمر تيفي لفيزياء الجسيمات الفلكية 2026 في اليابان وقدموا ورقة إلى Physical Review Letters.

ماذا يعني المزيد من البيانات

لا تزال LZ تجمع البيانات. وقت تعرض أكبر يرفع فرصة تكرار إشارة حقيقية، وهي أنظف طريقة لفصل المادة المظلمة عن الضوضاء. يقول الباحثون إن الإصدار التالي من البيانات سيحدد ما إذا كان هذا التلميح يصمد.

تجارب أخرى تطارد نفس الهدف بتقنيات مختلفة، وإشارة مؤكدة من أكثر من كاشف ستكون أصعب بكثير في التجاهل.