Нечто странное произошло в крупнейшем детекторе тёмной материи — учёные в замешательстве

Глубоко под землёй, в бывшей золотой шахте Южной Дакоты, скрывается самое чувствительное устройство, когда-либо созданное для охоты на невидимое. Детектор LZ, заполненный семью тоннами жидкого ксенона, находится на глубине почти полутора километров — там, где космические лучи не могут нарушить его покой. Его задача — зафиксировать редчайшее событие: столкновение частицы тёмной материи с атомом обычного вещества.

И вот, после многих лет работы, он зарегистрировал нечто, что не укладывается ни в одну из существующих моделей. 2023 год, одна вспышка в ксеноновой камере. Одно событие, которое не похоже ни на что, что физики видели раньше.

«Как вообще можно осмыслить одно событие?» — признаётся Том Шатт, астрофизик из SLAC и сооснователь проекта LZ. «Мы просто решили, что должны опубликовать это и очень, очень, очень тщательно обдумать, чем это могло быть».

Тёмная материя — одна из величайших загадок современной науки. Она составляет около 85 процентов всей массы Вселенной, удерживая галактики от распада. Но её нельзя увидеть, потрогать или зафиксировать напрямую. Она не излучает, не поглощает и не отражает свет. Она взаимодействует с обычным веществом только через гравитацию. Учёные уже десятилетия ищут её следы, и лучшая теория — так называемые WIMP, слабо взаимодействующие массивные частицы. Они должны быть в сотни раз тяжелее протона, но настолько слабо взаимодействовать с обычной материей, что проходят сквозь неё почти незаметно.

И вот — одно событие. Что-то ударило по ядру атома ксенона с такой энергией, которую не предсказывают стандартные модели WIMP. Это могла быть тёмная материя, но не такая, какую ожидали. Или это могло быть что-то совершенно иное — физика за пределами Стандартной модели, новый тип частиц, неизвестное взаимодействие.

Учёные подсчитали: вероятность того, что это случайность, составляет примерно один к четырёмстам. Для научного открытия этого недостаточно — нужен уровень достоверности «пять сигма», где вероятность ошибки составляет примерно один к 3,5 миллиона. Но даже этого оказалось достаточно, чтобы физики по всему миру затаили дыхание.

В ближайшие годы начнут работу другие крупные детекторы — PandaX в Китае и XENONnT в Италии. Они смогут проверить, повторится ли это аномальное событие. Если да, это может стать первым прямым свидетельством существования тёмной материи — или того, что выходит за её пределы. Если нет — останется лишь одна странная вспышка в шахте, которую никто не сможет объяснить.

Пока остаётся только ждать. Но одно ясно: в недрах Южной Дакоты произошло нечто, что заставило учёных усомниться в том, что они знают о Вселенной.