희귀 사건을 위해 설계된 검출기
LZ는 39개 기관의 약 250명의 과학자와 엔지니어로 구성된 국제 협력 프로젝트다. 검출기는 10톤의 초고순도 액체 크세논을 담고 있으며 사우스다코타 주 리드에 있는 샌포드 지하 연구 시설 지하 1.6km에 위치해 있어, 위의 암반이 대부분의 우주선 잡음을 차단한다. 이 검출기는 우주 질량의 대부분을 구성하는 보이지 않는 물질인 암흑물질의 주요 후보 중 하나인 약하게 상호작용하는 무거운 입자(WIMP)를 포착하도록 설계되었다.
조용한 구석에서의 단일 사건
연구팀은 2023년 3월부터 2024년 4월 사이에 수집된 220일 분량의 데이터를 조사했는데, 이번에는 이전 연구에서 다룬 것보다 더 넓은 에너지 범위를 탐색했다. 그 데이터에서 그들은 이전에 조사되지 않았던 검출기 부분에서 단일 사건을 발견했다. 펜실베이니아 주립대학의 LZ 그룹을 이끄는 카르멘 카르모나는 "암흑물질의 최초 실제 검출을 나타내려면 많은 [사건]이 필요하지 않을 것"이라고 말했다. 그녀는 팀이 결과를 공유하기 전에 배경 소스를 배제하는 데 몇 달을 보냈다고 말했다. 사건이 암흑물질에 의해 발생했다면 입자는 적어도 200 GeV, 즉 양성자 질량의 200배 이상일 가능성이 높다.
발견에는 크게 미치지 못해
이 신호는 통계적 유의성 2.6 시그마로, 알려진 배경의 우연일 확률이 약 0.5%임을 의미한다. 물리학자들은 일반적으로 발견을 선언하기 전에 5 시그마를 요구한다. LZ 대변인인 브라운 대학의 릭 게이츠켈은 "우리가 암흑물질을 보았다고 주장하는 것은 아니다"라며 "하지만 과학계와 공유하고 싶은 흥미로운 것을 보았다"고 말했다. 결과는 저널 '피지컬 리뷰 레터스'에 제출될 예정이며, 팀은 더 많은 데이터를 수집하기 위해 검출기를 계속 가동할 계획이다.