LUX-ZEPLIN 실험을 운용하는 물리학자들이 알려진 배경 신호로 설명되지 않는 단일 입자 상호작용을 보고했다. 이는 프로젝트가 낸 가장 강한 암흑물질 단서지만 발견에는 미치지 못한다.
암흑물질은 우주 질량의 약 85%를 차지하지만 아무도 직접 검출하지 못했다. LZ로 알려진 LUX-ZEPLIN은 약하게 상호작용하는 거대 입자(WIMP)를 찾기 위해 세워진 세계에서 가장 민감한 검출기 중 하나다.
1마일 지하의 단일 섬광
검출기는 사우스다코타주 블랙힐스 아래 약 1마일, 샌퍼드 지하연구시설에 묻힌 탱크에 7톤의 액체 크세논을 담고 있다. 위의 암석이 우주선을 차단하고 크세논은 극도로 조용하게 유지돼 희귀 충돌이 두드러진다.
설명되지 않은 사건은 2023년 6월 16일 오후 3시 22분 39초에 기록됐다. 새 분석은 이를 일반 물질로 돌리기 어렵다고 봤다.
사건이 암흑물질에서 왔다면 이를 일으킨 WIMP는 최소 200기가전자볼트, 즉 양성자 질량의 200배 이상이어야 한다.
아직 발견이 아닌 이유
분석은 2.6시그마에 도달한다. 사건이 알려진 배경으로 설명될 확률이 약 0.5%라는 뜻이다. 물리학자들은 발견이라 부르려면 5시그마, 약 350만분의 1의 거짓 신호 확률이 필요하다.
단일 사건은 해석도 어렵다. 검출기는 미량 오염부터 일반 상호작용의 희귀 조합까지 새 물리와 무관한 이유로 이상 섬광을 기록할 수 있다.
팀은 일본에서 열린 2026 TeV 입자천체물리학 회의에서 결과를 발표하고 피지컬 리뷰 레터스에 논문을 제출했다.
더 많은 데이터의 의미
LZ는 계속 수집 중이다. 노출 시간이 늘면 실제 신호가 반복될 가능성이 커지며 이는 암흑물질과 잡음을 구분하는 가장 깔끔한 방법이다. 연구자들은 다음 데이터 공개가 이 단서의 생존을 결정할 것이라고 말한다.
다른 실험들도 다른 기술로 같은 목표를 쫓고 있으며, 둘 이상의 검출기에서 확인된 신호는 훨씬 무시하기 어렵다.