Научниците кои работат на најчувствителниот во светот детектор за темната материја XENON, соопштија дека успеале да откријат сигнал кој потенцијално укажува на честички од оваа мистериозна материја, а резултатите од истражувањето се објавени во списанието Physical Review Letters, чиј нов број содржи и статии од пет експертски групи, од кои секоја прави процена на хипотезата, појаснувајќи ја природата на наљудуваните сигнали.
Истражувачкиот проект XENON е фокусиран на проучување на темната материја, кој се спроведува во лабораторијата Гран Сасо во Италија. Самата лабораторија е сместена длабоко под зeмјата, за да се обезбеди неопходната заштита и за да се намалат шумовите во заднината.
Физичарите веруваат дека честичките од темната материја, или слабо интерактивните масивни честички (WIMP — Weakly interacting massive particles), може да се откријат со регистрирање на нуклеарното распаѓање и нарушувањето во затворена комора исполнета со ксенон. Поради тоа, главниот елемент на исталацитеата во третата фаза од проектот наречен XENON1T е резервоар исполнет со течен радиопрочистен ксенон со тежина од два тона.
Според теоретските претпоставки, влезната честичка на темната материја, којашто удират во атомите во резервоарот ќе ослободи фотони и електрони, кои фототомултипликаторите на врвот и дното од резервоарот ги регистрираат како рафали од светлина.
На 16-ти јуни годинава научниците забележале сигнали кои не можеле да ги објаснат со користењето на честичките во стандардниот модел или заднинскиот шум. Вкупно, во текот на една година истражувачите откриле 285 настани XENON1T во енергетски опсег во кој очекувале манифестација на честичките на темната материја. И само 232 од нив авторите на студијата со сигурност ги припишале на заднинските шумови.
Сепак, остатоткот од „излишните“ сигнали не изгледале како да доаѓаат од WIMP. Атомот, кој отскокнува по ударот на WIMP, имено, треба да ослободи и фотони и електрони, а природата на „вишокот“ настани укажува на тоа дека неидентификуваните честички комуницираат со електроните на атомите.
Истражувачите од XENON анализирале три можни извора: честички кои ги емитува Сонцето, траги од радиоактивни примеси, и бозони од темната материја, коишто се однесуваат поинаку од WIMP.
Потенцијалните соларни честички, неутрина и аксиони, според авторите, теоретски може да стигнат до детекторот XENON1T и да произведат значителен сигнал во него. Сепак, за ова неутрините мора да имаат поголем магнетски момент отколку што предвидува стандардниот модел. Покрај тоа, двете хипотези за нестандардните неутрина и соларните аксиони, противречат на набљудувањата на ѕвездите: доколку овие честички ги емитувало Сонцето во доволни количества за да се објасни сигналот на XENON1T, тие би биле емитувани и од други ѕвезди, предизвикувајќи нивно брзо ладење, што не се случува.
Авторите на студијата притоа не го исклучуваат и влијанието на заднината, односно шумовите. И покрај невидените напори да се потисне овој ефект, сепак останува извесна слаба несакана радиоактивност. Некои од шумовите во заднината, од изотопи на ксенон, криптон, јод и олово, физичарите може да ги квантифицираат со помош на независни мерења. Придонесите на другите, пак, како што е на пример тритиумот, не се доволно изучени. Авторите забележуваат дека ако детекторот содржи само три атома на тритиумот на килограм ксенон, само едно бета-распаѓање на тритиумот може да го објасни шумот.
Но најинтригантното сценарио, според истражувачите, е присуството на честички на темната материја, покрај на WIMP. Прво, сигналот изледал така како да доаѓа од честичките кои се судираат главно со електроните на томите на ксенонот. Второ, секоја од овие интеракции исфрла неколку килоелектронволти енергија во атомот. Во тој случај, енергијата од судирот треба да одговара на масата на честичката од темната материја. Има двајца кандидати за оваа улога, секој со маса од два килоелектронволти: аксион, потешка од сончевата честичка, и темниот фотон, помасивниот сродник на обичните фотони со многу послаби интеракции со материјата.
Според оцените на научниците кои соработуваат во проектот XENON, доколку темните фотони се апсорбираат со брзина 10 до 30 пати помала од кај обичните фотони, нивната интеракција може да го објасни сигналот во детекторот.
