ماده تاریک، معمای کیهانی است که ۸۵ درصد از جرم جهان را تشکیل می‌دهد. حالا ممکن است برای اولین بار شواهد مستقیمی از وجود آن توسط آزمایشLUX-ZEPLINکشف شده باشد.

علی‌رغم گستردگی آن در کیهان، ماده تاریک با نور برهم‌کنش ندارد و از ذرات معمولی تشکیل نشده است، که این امر فیزیکدانان را برای دهه‌ها سردرگم کرده است. از این رو، کشف ذرات فراتر از مدل استانداردفیزیکذرات، یکی از اهداف اصلی آزمایش‌هایی نظیرLUX-ZEPLINاست.

کشف احتمالی در آزمایشگاه LUX-ZEPLIN

آزمایشLUX-ZEPLINکه در تاسیسات تحقیقاتی زیرزمینی سنفورد در داکوتای جنوبی و در عمق ۱.۶ کیلومتری زمین قرار دارد، از ۱۰ تن زنون مایع فوق‌خالص برای شناسایی تعاملات ذرات استفاده می‌کند. تحلیل داده‌های این آشکارساز یک برهم‌کنش ذره‌ای منحصربه‌فرد را نشان داد که نمی‌توان آن را با سیگنال‌های پس‌زمینه شناخته‌شده از ماده معمولی توضیح داد. به گفتهسام اریکسناز دانشگاه بریستول، تیم او با درک عمیق از آشکارساز و پس‌زمینه‌ها، حتی یک رویداد برجسته مانند این را مهم می‌داند.

ویژگی‌های احتمالی ماده تاریک

اگر این رویداد ناشی از تعامل نادر ذراتWIMP (ذرات سنگین با برهم‌کنش ضعیف)باشد، این امر اطلاعاتی درباره این ذرات فرضی به دانشمندان می‌دهد. سیگنال کشف شده نشان می‌دهد که ذراتWIMPجرمی حدود ۲۰۰ برابر پروتون دارند و می‌توانند به شیوه‌ای با ماده معمولی برهم‌کنش کنند که پیش از این در ساده‌ترین مدل‌سازی‌ها پیش‌بینی نشده بود.

گام‌های بعدی و اهمیت کشف

نتایج فعلی هنوز قطعی نیستند، زیرا این یک تشخیص بالقوه از نظر آماری برای تایید برهم‌کنشWIMPو ذرات معمولی کافی نیست. هنوز احتمال ۰.۵ درصد وجود دارد که این رویداد با سیگنال‌های پس‌زمینه شناخته‌شده توضیح داده شود. با این حال، تعاملاتWIMPو ماده آن‌قدر نادر هستند که تنها چند تشخیص مشابه می‌تواند وجودماده تاریکاز نوعWIMPرا تایید کند.

• اگر ماده تاریک توهمی بیش نباشد چه می‌شود؟ دانشمندان نظر می‌دهند
• تلسکوپ هابل یک کهکشان نادر را کشف کرد که 99 درصد آن ماده تاریک است
• نمای تلسکوپ فضایی جیمز وب از ۸۰۰ هزار کهکشان، تصویری دقیق از ماده تاریک ارائه می‌دهد
• ستارگان زامبی می‌توانند چراغ راه ما در جستجو برای ماده تاریک باشند

آزمایشLUX-ZEPLINهمچنان به جمع‌آوری بزرگترین مجموعه داده در علمماده تاریکادامه می‌دهد تا اهمیت این رویداد را روشن کند. نتایج این تیم در کنفرانس اخترفیزیک ذراتTeV 2026ارائه شده و برای انتشار به نشریهPhysical Review Lettersارسال گردیده است.