Un semnal misterios din adâncul Pământului îi pune pe fizicieni pe gânduri. Ar putea avea legătură cu materia întunecată

Evenimentul a fost înregistrat pe 16 iunie 2023 de detectorul LUX-ZEPLIN (LZ), instalat în Sanford Underground Research Facility din Dakota de Sud. Analiza, citată de Il Post, a fost prezentată în septembrie 2026, iar cercetătorii au publicat deocamdată rezultatele sub forma unui preprint, înaintea evaluării de către alți specialiști și a publicării într-o revistă științifică.

Ce a detectat experimentul

LZ este unul dintre cele mai sofisticate experimente construite pentru a căuta particule care ar putea constitui materia întunecată. De această dată, cercetătorii au identificat un eveniment în care o particulă a lovit un atom, provocând reculul nucleului acestuia. Problema apare atunci când este calculată energia transferată nucleului: aceasta este mult mai mare decât cea așteptată în scenariile care iau în calcul doar materia obișnuită.

O posibilă explicație ar implica materia întunecată. Concret, rezultatul este compatibil cu ipoteza unei particule numite WIMP (Weakly Interacting Massive Particle – particulă masivă care interacționează slab), una dintre clasele de particule propuse de fizicieni pentru a explica natura materiei întunecate. În această interpretare, particula care a produs reculul ar fi extrem de masivă, cu o masă de sute de ori mai mare decât cea a unui proton sau neutron.

De ce materia întunecată este atât de greu de găsit

Materia întunecată reprezintă aproximativ 25% din conținutul Universului, în timp ce materia obișnuită reprezintă doar aproximativ 5%. Restul este atribuit energiei întunecate. Problema este că materia întunecată nu interacționează cu lumina în modul în care o face materia obișnuită. Nu emite, nu absoarbe și nu reflectă lumină, ceea ce face imposibilă observarea ei directă cu telescoapele convenționale.

Totuși, efectele gravitaționale atribuite ei sunt observate la scară cosmică, motiv pentru care fizicienii sunt convinși că există ceva care produce aceste efecte, chiar dacă natura sa rămâne necunoscută. De zeci de ani, experimente din întreaga lume încearcă să surprindă interacțiunea extrem de rară dintre o astfel de particulă și materia obișnuită.

Evenimentul nu înseamnă încă „descoperirea” materiei întunecate

Aici este partea esențială a rezultatului. Evenimentul detectat de LZ este interesant, dar nu are suficientă semnificație statistică pentru a fi considerat o descoperire. În fizica particulelor, pragul convențional pentru o descoperire este de 5 sigma. Pentru evenimentul din 16 iunie 2023, cercetătorii au calculat o semnificație de aproximativ 2,6 sigma.

Cu alte cuvinte, evenimentul este suficient de neobișnuit pentru a merita investigat, dar nu suficient de neobișnuit pentru ca oamenii de știință să poată spune că au identificat o particulă nouă. Un fizician de la Universitatea din Chicago, Juan Collar, care nu a participat la cercetare, a considerat că rezultatul merită semnalat tocmai pentru că explicațiile obișnuite au fost în mare parte eliminate. Rămân însă și alte posibilități, inclusiv aceea că modelele utilizate pentru această regiune de energie nu descriu încă perfect toate procesele posibile.

Un detaliu face rezultatul și mai interesant

Evenimentul se află într-o zonă de energii mult mai ridicate decât cea analizată în mod obișnuit în căutările materiei întunecate. Asta complică serios interpretarea. Pentru că această regiune este mai puțin studiată, cercetătorii au o imagine mai puțin precisă asupra tipurilor de evenimente care ar trebui să apară în mod normal. Prin urmare, nu poate fi exclus scenariul în care LZ a detectat un fenomen obișnuit, dar insuficient reprezentat în modelele folosite pentru analiză. Tocmai această incertitudine îi împiedică pe cercetători să tragă o concluzie spectaculoasă.

Ipoteza trebuie totuși verificată atent

Rezultatul trebuie verificat independent. Alte experimente, inclusiv XENON, în Laboratoarele Naționale Gran Sasso din Italia, și PandaX, în laboratorul subteran Jinping din China, pot contribui la clarificarea situației. Dacă astfel de evenimente vor fi observate în mod repetat și cu o semnificație statistică mult mai mare, ipoteza unei particule de materie întunecată ar deveni mult mai solidă. Deocamdată, însă, oamenii de știință au în față un indiciu, nu o descoperire. Iar aceasta este tocmai partea fascinantă: după decenii în care materia întunecată a fost dedusă în principal din efectele sale asupra Universului, un mic semnal produs într-un detector aflat în subteran ar putea oferi o nouă pistă pentru a afla, în sfârșit, din ce este făcută.