Güney Dakota’da eski bir altın madeninin derinliklerinde yer alan ve karanlık madde arayışında kullanılan
LUX-ZEPLIN (LZ) karanlık madde dedektörü
tarafından kaydedilen, kolayca açıklanamayan tek bir parçacık etkileşimi tespit edildi. Ancak bilim insanları henüz bir keşif iddiasında bulunmaktan uzaklar.
Karanlık madde arayışında kullanılan LZ deneyi, fotomultiplier tüpleri (burada kurulum öncesi gösterilen) kullanarak parçacık etkileşimlerinden kaynaklanan ışığı yakalar. Fotoğraf: Matthew Kapust / Sanford Underground Research Laboratory.
LZ deneyi, 39 kurumdan 250 bilim insanı ve mühendisten oluşan uluslararası bir işbirliğidir.
Deney, Güney Dakota’daki Sanford Underground Research Facility’de yer alan, yeraltında 1.6 km derinlikte bulunan 10 ton ultra saf sıvı xenon kullanır.
Lawrence Berkeley National Laboratory tarafından yönetilen bu deney, WIMP’lerin (zayıf etkileşimli kütleli parçacıklar) aranması için optimize edilmiştir.
Penn State’deki LZ deney grubu lideri Dr. Carmen Carmona, “Karanlık madde etkileşimlerinin son derece nadir olmasını bekliyoruz, bu nedenle gerçek bir karanlık madde tespitini temsil edecek kadar çok sayıda etkileşimin olması beklenmez” dedi.
“İşte bu yüzden tek bir olay bile bizim için önemli. Aslında, bu özel sinyal, daha önce incelemediğimiz veri setinin bir bölgesinden geldi ve arka planın olası nedenlerini anlamak ve geleneksel açıklamaları ortadan kaldırmak için ekibimiz aylar süren ek çalışmalara ihtiyaç duyuldu.”
LZ ekibi, 2023 Mart’ı ile 2024 Nisan’ı arasında toplanan 220 günlük veriyi analiz etti. Bu analizde, önceki aramalarda kapsananlardan daha fazla enerji depolayabilecek olası WIMP etkileşimlerinin daha geniş bir yelpazesini aramayı amaçladı.
Eğer bu sinyal karanlık madde tarafından oluşturulmuşsa, sorumlu parçacığın kütlesinin en az 200 GeV/c2 (gigaelectronvolt) olması beklenir; bu da protonun 200 katından daha büyük bir kütleye sahip olduğunu gösterir. Bu durum, en basit teorik modellerin öngördüğünden daha egzotik bir etkileşimi işaret edebilir.
Ancak sinyal, fizikçilerin bir keşif iddiasında bulunmak için gerektirdiği 5-sigma eşiğine henüz ulaşmadı. Mevcut analiz 2.6 sigma seviyesinde; bu da sinyalin sadece bilinen arka planlardan kaynaklanan istatistiksel bir rastlantı olma olasılığının yaklaşık %0,5 olduğu anlamına gelir.
Brown Üniversitesi’nden Profesör Rick Gaitskell, LZ’nin sözcüsü olarak yaptığı açıklamada, “Bu olayı verilerde görmek ve beklediğimiz karanlık madde bölgesinde olması ve rekabet eden arka planların çok düşük seviyelerde olması bizi gerçekten heyecanlandırdı” dedi.
“Ancak sadece tek bir olayla, aceleci davranmak istemiyoruz. Karanlık maddeye rastladığımızı iddia etmiyoruz.”
“Ancak bilimsel camiaya katkıda bulunabilecek ilginç bir şey gördük ve bu bilgiyi paylaşmak istiyoruz.”
Ekibin
,
Physical Review Letters dergisine
gönderilecektir.
