Karanlık madde avı açıklanamayan sinyal verir

Telif hakkı
Purdue Üniversitesi

Bulunması zor karanlık maddenin işaretlerini araştıran bir deney açıklanamayan bir sinyal tespit etti.

Xenon1T deneyi üzerinde çalışan bilim adamları, dedektörleri içinde beklenenden daha fazla aktivite tespit ettiler.

Bu “olayların fazlalığı”, daha önce saptanmamış bir akson adı verilen karanlık madde parçacığının varlığına işaret edebilir.

Karanlık madde, kozmostaki maddenin% 85’ini içerir, ancak doğası bilinmemektedir.

Her ne ise, algılanabilir ışığı, dolayısıyla adı yansıtmaz veya yaymaz.

Xenon1T denemesinden gelen yeni sinyal için üç potansiyel açıklama vardır. İkisi açıklamak için yeni fiziğe ihtiyaç duyarken, bunlardan biri güneş ekseni olarak adlandırılan varsayımsal bir karanlık madde parçacığıyla tutarlıdır.

Bulgular Arxiv baskı öncesi sunucusunda yayınlanmıştır.

Şimdiye kadar, bilim adamları sadece dolaylı karanlık madde kanıtı gözlemlediler. Karanlık madde parçacıklarının kesin ve doğrudan tespiti henüz yapılmamıştır.

• Karanlık madde daha az ‘hayalet’ olur
• Karanlık madde haritası ilk sonuçları verir

Bu parçacığın nasıl olabileceğini açıklamak için birkaç teori vardır. En çok tercih edilen WIMP veya Zayıf Etkileşen Masif Parçacık olmuştur.

Xenon serisi deneyler üzerinde çalışan fizikçiler on yıldan fazla bir süredir bu WIMP’lerin işaretleri için av harcadılar. Ancak arama sonuç vermedi.

Ancak en son yineleme olan Xenon1T, diğer aday parçacıklara da duyarlıydı.

Arkaplan gürültüsü

Deney, 2016-2018 yılları arasında İtalya’daki Gran Sasso tesisinde derin bir yer altında gerçekleştirildi.

Dedektörü, iki tonu ksenon atomları ve içinden geçen diğer parçacıklar arasındaki etkileşimler için bir “hedef” görevi gören 3.2 ton ultra saf sıvılaştırılmış ksenon ile dolduruldu.

Bir parçacık hedefi geçtiğinde, bir ksenon atomundan küçük ışık flaşları ve serbest elektronlar üretebilir.

Bu etkileşimlerin çoğu – olaylar olarak da bilinir – müonlar, kozmik ışınlar ve nötrinolar gibi zaten bildiğimiz parçacıklarla. Bu, bilim adamlarının arka plan sinyali olarak adlandırdığı şeydir.

Telif hakkı
NASA / ESA / CXC / M BRADAC / S ALLEN

Keşfedilmemiş bir parçacıktan potansiyel bir sinyalin, bu arka plan gürültüsünün üzerine çıkacak kadar güçlü olması gerekir.

Bilim adamları Xenon1T’deki arka plan olaylarının sayısını dikkatle tahmin ettiler. Kabaca 232 görmeyi beklediler, ancak deney bunun yerine 285’i gördü – 53’den fazla olay.

Bir açıklama, Xenon1T dedektöründe küçük miktarlarda trityumun varlığından kaynaklanan, daha önce dikkate alınmamış yeni bir arka plan kirlenme kaynağı olabilir.

Ayrıca, trilyonları vücudunuzdan geçen, her saniye engelsiz nötrinolardan da kaynaklanıyor olabilir. Bir açıklama, nötrinoların manyetik momentinin (tüm parçacıkların bir özelliği), fizikteki temel parçacıkları kategorize eden Standart Modeldeki değerinden daha büyük olması olabilir.

Yeni fizik

Bu, açıklamak için başka bazı yeni fiziğin gerekli olduğuna dair güçlü bir ipucu olacaktır.

Bununla birlikte, fazlalık, aynı zamanda bir karanlık madde adayı olan çok hafif ama henüz tespit edilmemiş bir parçacık olan güneş eksenlerinden gelen bir sinyalle en tutarlıdır.

İstatistiksel açıdan bakıldığında, güneş aksı hipotezi 3.5 sigmanın önemine sahiptir.

Bu önem oldukça yüksek olmakla birlikte, eksenlerin var olduğu sonucuna varmak için yeterince büyük değildir. Beş sigma genellikle bir keşif için kabul edilen eşiktir.

Trityum ve nötrino manyetik moment hipotezlerinin önemi 3.2 sigmaya karşılık gelir, yani verilerle de uyumludurlar.

Xenon işbirliği üzerinde çalışan bilim adamları şu anda XENONnT adlı farklı bir yinelemeye geçiyorlar. Bu gelecekteki versiyondan daha iyi verilerle, fazlalığın istatistiksel bir fluke, arka plan kirletici veya çok daha heyecan verici bir şey olup olmadığını yakında öğreneceklerinden emindirler.

Paul takipçisi ol Twitter’dan.