Nauka i misterija: Potraga za tamnom materijom iznedrila neobjašnjiv signal

Eksperiment za pronalaženje neuhvatljive tamne materije otkrio je neobjašnjivi signal.

Naučnici koji rade na eksperimentu Ksenon1T otkrili su više aktivnosti u detektoru nego što su inače očekivali - to bi moglo da ukaže na postojanje do sada neotkrivene čestice tamne materije zvane aksion.

Postoje tri potencijalna objašnjenja za novi signal iz eksperimenta Ksenon1T. Dva zahtevaju objašnjenje nove fizike, dok je jedno u skladu sa hipotetičkom česticom tamne materije zvanom solarni aksion.

Nalazi su se pojavili pred objavljivanje na serveru Arksiv.

• „Nek svemir čuje nemir": Planetarijum slavi pola veka - i propada
• Evo kako izgleda crna rupa
• „Vanzemaljci postoje, možda ih ima i na Zemlji"

Šta je tamna materija?

Tamna materija čini 85 odsto materija u kosmosu, ali njena priroda je nepoznata. Kakva god da je, ne odbija, niti emituje vidljivu svetlost - otud njeno ime.

Do sada su naučnici pronalazili samo posredne dokaze o postojanju tamne materije. Do definitivnog, direktnog otkrića čestica tamne materije tek treba da dođe.

Postoji nekoliko teorija koje objašnjavaju kakva bi ta čestica mogla da bude.

Do sad najomiljenija je VIMP, iliti „Slabo interaktivna masivna čestica".

Fizičari koji rade na seriji eksperimenata Ksenon proveli su više od decenije tražeći znake ovih VIMP-ova, ali potraga nije urodila plodom.

Međutim, Ksenon1T, najskorija iteracija, bila je osetljiva i na druge čestice koje predstavljaju kandidate.

Šta je pokazao eksperiment?

Eksperiment je izvođen duboko pod zemljom u postrojenju Gran Saso u Italiji, od 2016. do 2018. godine.

Njegov detektor bio je ispunjen sa 3,2 tone ultra-čistog tečnog ksenona, od čega su dve tone služile kao „meta" za interakciju između atoma ksenona i drugih čestica koje prolaze kroz njega.

Kad čestica prođe pored mete, ona može da generiše sićušne bljeske svetlosti i oslobodi elektrone iz atoma ksenona.

Većina ovih interakcija - poznatih i kao događaji - odigravaju se sa česticama za koje već znamo, kao što su muoni, kosmički zraci i neutrini.

Oni čine ono što naučnici zovu pozadinskim signalom.

• David Vujić i Apolo: Kako je inženjer srpskog porekla ostvario američki san
• Srbin koji je poslao čoveka na Mesec
• Spektakularna fotografija Jupitera i njegove Velike crvene pege

Potencijalni signal neotkrivene čestice mora da bude dovoljno snažan da se izdvoji iz tog pozadinskog šuma.

Naučnici su pažljivo procenili broj pozadinskih događaja u Ksenonu1T. Očekivali su da vide otprilike 232, ali se u eksperimentu desilo 285 - što je višak od 53 događaja.

Jedno objašnjenje moglo bi da bude nov, prethodno neuračunat izvor pozadinske kontaminacije, izazvan prisustvom malih količina tritijuma u detektoru Ksenona1T.

Moglo bi da bude i zbog neutrina, od kojih bilioni njih svake sekunde neometeno prolaze kroz vaša tela.

Jedno objašnjenje moglo bi da bude da je magnetni momenat (svojstvo svih čestica) neutrina veći od njegove vrednosti u Standardnom modelu, koji kategoriše elementarne čestice u fizici.

Šta dalje? Potrebna nova fizika

To bi bio snažan nagoveštaj da je potrebna neka druga, nova fizika da bi to objasnila.

Međutim, ovaj višak najdosledniji je signalu iz solarnih aksiona, veoma lake i dosad neotkrivene čestice, koja je istovremeno glavni kandidat za tamnu materiju.

U statističkom pogledu, hipoteza o solarnom aksionu ima značaj od 3,5 sigmi.

Iako je taj značaj prilično visok, on nije dovoljno velik da se zaključi da aksioni zaista postoje. Obično se za prag novog otkrića prihvata pet sigmi.

Značaj hipoteza o tritijumu i magnetnom momentu neutrina odgovara veličini od 3,2 sigme, što znači da su i one dosledne sa dobijenim podacima.

Naučnici koji rade na kolaboraciji Ksenon trenutno usavršavaju novu iteraciju po imenu KSENONnT.

Sa boljim podacima iz te buduće verzije, oni su prilično sigurni da će uskoro otkriti da li je taj višak statistička greška, pozadinska kontaminacija ili nešto mnogo uzbudljivije.

Pratite nas na Fejsbuku i Tviteru. Ako imate predlog teme za nas, javite se na bbcnasrpskom@bbc.co.uk

(BBC News, 06.20.2020)