Natuurkundigen die de LUX-ZEPLIN (LZ) dark matter-detector gebruiken, diep begraven in een voormalige goudmijn in South Dakota, zeggen dat ze een enkele deeltjesinteractie hebben geregistreerd die ze niet gemakkelijk kunnen verklaren. Ze beweren geen donkere materie te hebben gevonden, maar de gebeurtenis bevindt zich in een gebied waar een echt signaal zou worden verwacht.
Een detector gebouwd voor zeldzame gebeurtenissen
LZ is een internationale samenwerking van ongeveer 250 wetenschappers en ingenieurs van 39 instellingen. De detector bevat 10 ton ultrazuiver vloeibaar xenon en bevindt zich 1,6 kilometer onder de grond bij de Sanford Underground Research Facility in Lead, South Dakota, waar het gesteente erboven de meeste kosmische ruis blokkeert. Het is ontworpen om zwak interagerende massieve deeltjes, of WIMP's, te vangen, een van de belangrijkste kandidaten voor donkere materie, de onzichtbare substantie die het grootste deel van de massa in het universum uitmaakt.
Eén gebeurtenis in een stille hoek
Het team onderzocht 220 dagen aan gegevens verzameld tussen maart 2023 en april 2024, dit keer op zoek naar een breder scala aan energieën dan eerdere studies bestreken. In die gegevens vonden ze een enkele gebeurtenis in een deel van de detector dat niet eerder was onderzocht. "Er zouden niet veel [gebeurtenissen] nodig zijn om de eerste echte detectie van donkere materie te vertegenwoordigen," zei Carmen Carmona, die de LZ-groep aan Penn State leidt. Ze zei dat het team maanden besteedde aan het uitsluiten van achtergrondbronnen voordat ze het resultaat deelden. Als de gebeurtenis door donkere materie werd veroorzaakt, zou het deeltje waarschijnlijk minstens 200 GeV wegen, of meer dan 200 keer de massa van een proton.
Verre van ontdekking
Het signaal heeft een statistisch gewicht van 2,6 sigma, wat betekent dat er ongeveer 0,5 procent kans is dat het een toevalstreffer is van bekende achtergronden. Natuurkundigen eisen meestal 5 sigma voordat ze een ontdekking aankondigen. "We beweren geen donkere materie te hebben gezien," zei Rick Gaitskell van Brown University, de LZ-woordvoerder. "Maar we hebben iets interessants gezien dat we met de wetenschappelijke gemeenschap willen delen." De resultaten zullen worden ingediend bij het tijdschrift Physical Review Letters en het team is van plan de detector te blijven gebruiken om meer gegevens te verzamelen.