La collaborazione LUX-ZEPLIN ha segnalato una singola interazione tra particelle che potrebbe provenire dalla materia oscura, però ha già sottolineato che l’osservazione è ben lontana da una scoperta. I ricercatori hanno presentato il risultato il 1º settembre alla conferenza TeV Particle Astrophysics di Tendo, in Giappone, dopo l’analisi dei dati del rivelatore situato quasi 1,5 chilometri sottoterra nel South Dakota.
L’evento è apparso come il rinculo di un nucleo di xeno con un’energia di circa 248 kiloelettronvolt, con incertezze statistica e sistematica di 23 kiloelettronvolt ciascuna. La collaborazione ha studiato un intervallo energetico esteso fino a circa 270 kiloelettronvolt. Così può verificare modelli di materia oscura che prevedono collisioni a energia più elevata rispetto alle ricerche convenzionali.
LUX-ZEPLIN, noto come LZ, utilizza dieci tonnellate di xeno liquido ultrapuro e centinaia di sensori luminosi perché possa rilevare interazioni estremamente rare. La profondità presso il Sanford Underground Research Facility e le schermature riducono i raggi cosmici e l’interferenza radioattiva. L’evento è avvenuto il 16 giugno 2023, durante un’esposizione totale di 2,84 tonnellate-anno e un’attività di circa 220 giorni.
La collaborazione ha calcolato una significatività globale di 2,6 sigma dopo avere considerato l’effetto delle ricerche multiple. Ciò equivale a una probabilità di circa lo 0,5 per cento che fondi noti producano, in uno dei modelli esaminati, un eccesso almeno così notevole. La significatività locale più alta è stata di 3,4 sigma. La fisica delle particelle richiede di solito 5 sigma per una scoperta e lo studio è già disponibile soltanto come preprint, perciò non è ancora passato attraverso la revisione tra pari.
Gli scienziati hanno avvertito che un unico evento non può stabilire che cosa sia la materia oscura. Il segnale può adattarsi ad alcuni modelli di particelle massive debolmente interagenti con stati interni differenti o interazioni dipendenti dalla quantità di moto. Però resta la possibilità di un fondo ignoto o di un diverso processo particellare. Esperti indipendenti consultati da Nature e ABC News hanno spiegato che saranno necessari più eventi con proprietà coerenti affinché sia possibile una conclusione solida.
La materia oscura è dedotta dai suoi effetti gravitazionali sulle galassie e rappresenterebbe circa l’85 per cento della materia nell’universo, ma nessun esperimento ne ha identificato direttamente le particelle. LZ continuerà l’attività e verificherà se osservazioni future rafforzeranno o indeboliranno questo indizio insolito. Anche altri rivelatori potranno cercare nei propri dati rinculi nucleari comparabili ad alta energia, poiché la conferma indipendente sarà essenziale.
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