Các nhà vật lý vận hành thí nghiệm LUX-ZEPLIN báo cáo một tương tác hạt họ không thể giải thích bằng tín hiệu nền đã biết. Kết quả là dấu hiệu mạnh nhất về vật chất tối mà dự án từng tạo ra, dù chưa đủ để gọi là phát hiện.
Vật chất tối chiếm khoảng 85% khối lượng vũ trụ, nhưng chưa ai phát hiện trực tiếp. LUX-ZEPLIN, gọi tắt LZ, là một trong những detector nhạy nhất thế giới tìm hạt khối lượng tương tác yếu, hay WIMP.
Một tia sáng, dưới một dặm
Detector chứa bảy tấn xenon lỏng trong bồn chôn dưới khoảng một dặm dưới Đồi Đen ở South Dakota, tại Cơ sở Nghiên cứu Dưới lòng đất Sanford. Đá phía trên che chắn tia vũ trụ, và xenon được giữ cực yên để va chạm hiếm gặp nổi bật.
Sự kiện chưa giải thích được ghi lúc 3 giờ 22 phút 39 giây chiều ngày 16/6/2023. Phân tích mới thấy khó quy cho vật chất thông thường.
Nếu sự kiện đến từ vật chất tối, WIMP đứng sau sẽ có khối lượng ít nhất 200 gigaelectronvolt, tức hơn 200 lần khối lượng proton.
Vì sao chưa phải phát hiện
Phân tích đạt 2,6 sigma, nghĩa là khoảng 0,5% khả năng sự kiện do nền đã biết. Nhà vật lý yêu cầu độ tin cậy 5 sigma, khoảng một trên 3,5 triệu khả năng tín hiệu giả, mới gọi là phát hiện.
Sự kiện đơn lẻ cũng khó diễn giải. Detector có thể ghi tia sáng bất thường vì lý do không liên quan vật lý mới, từ nhiễm bẩn vết đến tổ hợp hiếm của tương tác thông thường.
Nhóm trình bày kết quả tại hội nghị Vật lý Thiên văn Hạt TeV 2026 ở Nhật và gửi bài cho Physical Review Letters.
Thêm dữ liệu nghĩa là gì
LZ vẫn đang thu thập. Thời gian phơi nhiễm dài hơn tăng khả năng tín hiệu thật lặp lại, cách sạch nhất tách vật chất tối khỏi nhiễu. Nhà nghiên cứu nói lần công bố dữ liệu tới sẽ quyết định dấu hiệu này có tồn tại.
Các thí nghiệm khác đang theo đuổi cùng mục tiêu bằng công nghệ khác, và tín hiệu được xác nhận từ hơn một detector sẽ khó bác bỏ hơn nhiều.