მეცნიერებმა, შესაძლოა, ბნელი მატერიის პირველი პირდაპირი კვალი დააფიქსირეს. ეს LUX-ZEPLIN-ის ექსპერიმენტის ფარგლებში მოხდა: ჩვეულებრივი და სუსტად ურთიერთმოქმედი მასიური ნაწილაკების (WIMP) კავშირის ერთადერთი სავარაუდო შემთხვევა გამოვლინდა. WIMP, თეორიულად, სწორედ ბნელი მატერიის შემადგენელ კანდიდატ ნაწილაკად მიიჩნევა.

ბნელი მატერია ასტროფიზიკოსებისთვის დღემდე დიდ თავსატეხად რჩება. სამყაროს მთლიანი მასის 85% სწორედ მასზე მოდის, თუმცა უცნობია, თავად რისგან შედგება. მას ელექტრომაგნიტური გამოსხივება არ ახასიათებს, ანუ სინათლეს არ გამოყოფს. ეს ნიშნავს, რომ იგი არ შეიცავს ჩვენთვის კარგად ნაცნობ ელემენტარულ ნაწილაკებს: ელექტრონებს, პროტონებსა და ნეიტრონებს.

ასევე, იხილეთ: ის აქ არის, მაგრამ ვერ ვხედავთ — ბნელი მატერია სამყაროსა და მზის სისტემაში

შესაბამისად, მკვლევრები ელემენტარული ნაწილაკების სტანდარტული მოდელის მიღმა არსებულ ახალ ნაწილაკებს ეძებენ. აქამდე ძიების პროცესი უშედეგო იყო, თუმცა LUX-ZEPLIN-ის ექსპერიმენტმა, შესაძლოა, ყველაფერი შეცვალოს.

აღნიშნული დეტექტორი სამხრეთ დაკოტაში, მიწისქვეშ 1.6 კილომეტრ სიღრმეზე მდებარეობს. ის 10 ტონა ულტრასუფთა თხევად ქსენონს შეიცავს. მოწყობილობის მონაცემთა ანალიზმა აჩვენა ნაწილაკთა ურთიერთქმედება, რომელიც ჩვეულებრივი მატერიისთვის დამახასიათებელი სიგნალებით ვერ ახსნეს.

"დეტალურად შევისწავლეთ ის, რაც ამ მონაცემებში აქამდე არ გამოგვიკვლევია. ფონური მოვლენების შესაძლო მიზეზების დადგენას თვეები დავუთმეთ. ჩვენს დეტექტორსა და ფონურ პროცესებს იმდენად კარგად ვიცნობთ, რომ ერთი ისეთი გამორჩეული შემთხვევაც კი, როგორიც ახლა აღმოვაჩინეთ, უდიდეს სამეცნიერო მნიშვნელობას იძენს", — განაცხადა მკვლევართა ჯგუფის ხელმძღვანელმა, ბრისტოლის უნივერსიტეტში მომუშავე სემ ერიქსენმა.

რას ვიგებთ ამ შესაძლო აღმოჩენით ბნელ მატერიაზე?

თუ დაფიქსირებული მოვლენა მართლაც WIMP-ების იშვიათ ურთიერთქმედებას უკავშირდება, ეს მეცნიერებს ამ ჰიპოთეზური ნაწილაკების შესახებ მნიშვნელოვან ინფორმაციას მიაწვდის. პირველ რიგში, სიგნალი მიუთითებს, რომ WIMP-ის მასა პროტონისას დაახლოებით 200-ჯერ აღემატება. ამასთან, ირკვევა, რომ ჩვეულებრივ მატერიასთან მათი ურთიერთქმედება ისეთია, როგორსაც მარტივი მოდელები არ პროგნოზირებდა.

რა თქმა უნდა, შედეგები საბოლოო არ არის. ერთი დაფიქსირებული სიგნალი სტატისტიკურად საკმარისი არაა იმის დანამდვილებით დასადასტურებლად, რომ ეს მართლაც ბნელი მატერიისა და ჩვეულებრივი ნაწილაკის კავშირი იყო. ჯერ კიდევ არსებობს 0.5%-იანი შანსი, რომ მოვლენა კარგად ცნობილმა "ფონურმა ხმაურმა" გამოიწვია (სიგნალები, რომლებიც ასეთ ფენომენებში შეიძლება აგვერიოს).

LUX-ZEPLIN მონაცემების შეგროვებას განაგრძობს. სწორედ შემდგომი დაკვირვებები აჩვენებს, გაძლიერდება ამ შესაძლო აღმოჩენის სანდოობა თუ — პირიქით. WIMP-ისა და ჩვეულებრივი ნაწილაკების ურთიერთქმედება იმდენად იშვიათია, რომ WIMP-ისგან შემდგარი ბნელი მატერიის არსებობის დასადასტურებლად რამდენიმე მსგავსი შემთხვევის დაფიქსირებაც კი საკმარისი იქნება. ეს კი სამყაროს ერთ-ერთ უდიდეს საიდუმლოს ახდის ფარდას.

მკვლევართა ჯგუფმა შედეგები "TeV ნაწილაკების ასტროფიზიკის" წლევანდელ კონფერენციაზე წარადგინა.