Sciencemag.cz
Doporučujeme
Projekt Xenon se zaměřuje na hledání temné hmoty. Nové výsledky z těchto experimentů ukázaly výskyt nejasných „událostí“ – nemusí vůbec znamenat samotnou temnou hmotu, nicméně i jejich jiné nabízející se interpretace jsou z pohledu teoretické fyziky zajímavé.
Podzemní detektor XENON1T fungoval v letech 2016–2018 v Itálii (v INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso) a jeho hlavním cílem bylo zachytit částice temné hmoty. Šlo o nádrž 3,2 tun ultračistého kapalného xenonu. Reakcemi interagujících částic s atomy xenonu vznikaly fotony nebo elektrony, jejichž parametry se pečlivě zaznamenávaly. Analýza dat nyní ukázala, že kromě interakcí známých částic vyskytujících se na pozadí došlo i k celé řadě dalších, „nadbytečných“ událostí, které dokážeme vysvětlit obtížněji.
Jednou z možností je větší než původně uvažované množství trita (izotop vodíku se dvěma neutrony v jádru) v signálu pozadí. Dalším možným vysvětlením by byla interakce dosud neznámých částic; spektrum neznámých událostí se přitom podobá očekávanému spektru slunečních axionů. Axiony byly jako hypotetické částice původně navrženy s ohledem na vlastnosti CP symetrie (respektive: aby se zachovala časová symetrie silné interakce), nicméně později se o nich začalo uvažovat jako o hlavních kandidátech na temnou hmotu. Sluneční axiony, vznikající z fotonů uvnitř Slunce, by samy o sobě žádné vysvětlení temné hmoty nepředstavovaly (v měřítku Sluneční soustavy funguje gravitace, jak má, a žádnou temnou hmotu nepotřebujeme), nicméně už samotná existence těchto částic by znamenala, že jinde axiony mohou hrát roli mnohem významnější a třeba být i hlavní složkou temné hmoty. Nehledě na dopad na teoretickou fyziku jako takovou.
Jako třetí možnost autoři studie uvádějí, že za přebytečný signál by mohla být odpovědná neutrina. Stačilo by, aby jejich magnetický moment byl o něco větší, než předpokládá standardní model – což by zase nejspíš znamenalo, že bude potřeba nějaká „nová fyzika“.
Všechny tři hypotézy jsou konzistentní se získanými daty, sluneční axiony nejvíc, i když statisticky (významnost sigma) nejsou výsledky zvlášť přesvědčivé, stále zbývá i možnost náhodné fluktuace. Projekt XENON1T je nyní upgradován na verzi XENONnT, s větším množstvím aktivního xenonu a menším signálem na pozadí. Vědci proto věří, že se otázka, zda jde jen o statistickou fluktuaci nebo něco jiného (a co ze tří navržených možností konkrétně), se podaří novými měřeními rozhodnout.
Observation of Excess Events in the XENON1T Dark Matter Experiment, https://www.science.purdue.edu/xenon1t/wp-content/uploads/2020/06/xenon1tlowersearches.pdf
Zdroj: Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe/Phys.org
