16 iyun 2023-cü ildə, saat 15:22-dən 39 saniyə sonra və Cənubi Dakotanın Qara Təpələrinin bir mil altında qəfil işıq parıldadı.

Bu, mədənçilərin bir vaxtlar divarlardan qızıl çıxardığı mağarada, son dərəcə soyuq maye ilə dolu qaranlıq, möhürlənmiş bir çəndə baş verdi. Çənin çoxsaylı kameraları tərəfindən qeydə alınan flaş, mayenin içinə batırılmış tük kimi nazik tellər vasitəsilə elektrik yükü də göndərdi.

Tank, fiziklərin qaranlıq maddəni tələyə salmaq və öyrənmək üçün bir neçə davam edən cəhdlərindən biri olan LUX-ZEPLIN (LZ) təcrübəsinin mərkəzidir. Onların şübhələndiyi kölgəli bir şey hər yerdədir, lakin nədənsə heç yerdə tapılmayıb. Onlar son 40 ildir ki, Yer kürəsinin ən səssiz və tənha məkanlarına, qaranlıq maddənin pıçıltılarının eşidilə biləcəyi yerlərə detektorlar yerləşdirməklə bunu axtarırlar. Lakin indiyə qədər hər dəfə boşalıblar və hər işıq partlayışı və ya elektrik cərəyanının daha adi bir izahı var.

Üç il əvvəlki bu parıltı fərqlidir. Şarj və işıq birlikdə naməlum bir hissəciklə detektorun atomlarından birinin nüvəsi arasında şiddətli toqquşmaya işarə edir. Hadisə, LZ əməkdaşlığının yüzlərlə alimin mübarizə apardığı qaranlıq maddəni təqlid edən adi parıltı mənbələri olan “fonların” heç birinə demək olar ki, bənzəmir.

Lakin toqquşma onların axtardığı qaranlıq maddə siqnalı ilə uyğun gəlmir. Yəni, bu, tamamilə sirrdir. Lakin qırx ildir ki, heç nə olmadıqdan sonra yeni bir sirr xoş qarşılanır.

“Aman Allahım, 40 ildir ki, müsbət nəticə gözləyirəm”, – deyə Ostindəki Texas Universitetinin nəzəri fiziklərindən biri olan və araşdırmalara ilham verən Ketrin Friz bildirir. “Beləliklə, LZ nəticələrindən çox, çox həyəcanlandığıma əmin ola bilərsiniz.”

LZ əməkdaşlığı bu tapıntını bu gün Yaponiyada keçirilən TeVPA konfransında təqdimatla açıqladı . Əlavə sənəd Physical Review Letters -ə təqdim edilib . Layihənin ən yaxşı qiymətləndirmələrinə görə, flaşın statistik təsadüf olma ehtimalı təxminən yarım faizdir (bu, hələ də hissəciklər fizikası təcrübələri tərəfindən kəşf elan etmək üçün istifadə edilən 0,00003 faizlik həddən çox yüksəkdir).

Kosmosa baxdığımız zaman gördüyümüz kainatı qaranlıq maddə olmadan görmək demək olar ki, mümkün deyil. Teleskoplarımızın izləyə biləcəyi cisimlər çox sürətlə fırlanır və çox sıx olan topalara çevrilir ki, bunu asanlıqla izah etmək mümkün deyil. Əslində, ən asan izahat odur ki, görə bildiyimiz maddə ilə müqayisədə görünməz və hərəkətsiz, cazibə qüvvəsinin ağırlığını daşıyan, lakin işıq saçmayan beş dəfə çox cisim olmalıdır. Bu qaranlıq maddə hər yerdə mövcuddur və boldur, lakin onun nədən ibarət olduğunu bilmirik.

LZ kimi detektorlar bir fərziyyəyə əsaslanır: qaranlıq maddə zəif qarşılıqlı təsir göstərən kütləvi hissəciklərdən (WIMP) ibarətdir. Bunlar, demək olar ki, həmişə adi maddənin içindən xəyalətlər kimi keçən hipotetik hissəciklərdir. Lakin çox nadir hallarda, onlar təsadüfi olaraq bir atomla toqquşaraq onunla qarşılıqlı təsir göstərməlidirlər. LZ və rəqibləri bu toqquşmaları tutmaq üçün tapa biləcəkləri ən sakit yerlərə mümkün qədər çox atom yerləşdirmək üçün yarışırlar.

Buna baxmayaraq, fon radioaktivliyinin izləri bəzən yeraltı sükutu pozur, bu aktivlik LZ-nin qoruyucu əsas süxurlarından keçir və ya hətta detektorun divarlarını örtən materiallardan sızır. Lakin fiziklər bu hadisələrin çoxunu qaranlıq maddənin siqnallarına dair ən yaxşı təxminlərindən ayırd edə və hadisələri mümkün qədər azaltmağa çalışırlar. Tək bir izah olunmamış hadisənin bu qədər statistik əhəmiyyət daşıya bilməsi texnologiyanın nə qədər inanılmaz dərəcədə həssas olduğunu göstərir. Sürix Universitetinin fizik və LZ əməkdaşlığının üzvü Knut Morå deyir: “Biz sayğacımızı elə düzəltdik ki, əqrəb belə bir hadisəni görəndə sıçrasın. Hər şey nəzərdə tutulduğu kimi işləyir.”

2023-cü ilin iyun ayında baş verən toqquşma komandanın WIMPy gözləntilərinin əksəriyyətini qarşılayır – lakin çox partlayıcı olması istisna olmaqla. LZ-nin belə yüksək enerjili WIMP hadisəsini tapması üçün əksər standart nəzəriyyələr deyir ki, o, artıq onlarla və ya yüzlərlə daha yumşaq hadisəni görməli idi – halbuki, görməyib. Beləliklə, əgər LZ-nin gördüyü şey WIMP- dirsə , bu hissəcik olduqca qəribə olmalıdır – adi maddə ilə bir az fərqli şəkildə qarşılıqlı təsir göstərir və ya nədənsə daha yüksək sürətə qaldırılır.

Kaliforniya Universitetinin dosenti və LZ əməkdaşlığının üzvü Hyu Lippinkot deyir: “Qaranlıq maddənin nə olduğunu bilmədiyimiz üçün, bunun tam olaraq gözlədiyimiz şey olmaya biləcəyi mənə qəribə gəlmir”.

Bu siqnalın həqiqi olub-olmayacağını hazırda demək mümkün deyil. Artıq dəqiq olan odur ki, bu, WIMP-lərin müxtəlif nəzəri çalarlarına edilən dəyişikliklərin LZ-nin sirli hadisəsini necə izah edə biləcəyini izah etməyə çalışan bir çox məqalənin çılğınlığına səbəb olacaq. Friz deyir ki, “Onlar potensial olaraq tamamilə ağlabatan olan digər qarşılıqlı təsir növlərini də görürlər”.

Əməkdaşlığın özü də ehtiyatlı olmağı tövsiyə edir. “Tək bir hadisəyə əsaslanaraq qaranlıq maddə və ya yeni fizika haqqında konkret şeylər iddia etməkdə rahat olmamalıyıq”, Mora deyir. Bundan əlavə, komandanın alimləri məlumatları özlərini “kor etmədən” təhlil etdilər ki, bu da hissəciklər fizikası üçün qızıl standart hesab edilən qərəzdən qaçmaq üçün bir yanaşmadır. (Onlar “duzlama” adlanan alternativ bir yanaşmanı sınadılar, lakin bunun uğursuz olduğunu bildirdilər.)

Xoşbəxtlikdən, yaxın gələcəkdə daha çox cavab gəlməlidir və bu, düzgün şəkildə kor edilmiş daha böyük bir məlumat hissəsinə əsaslanmalıdır. “Bu, 200 günlük məlumat idi. Əslində, bizim kor edilmiş 700 gündən çoxumuz var”, – deyə Braun Universitetinin professoru və LZ-nin həmsədri Riçard Qeytskell bildirir. “Bu, bizi bunu öyrənmək üçün güclü mövqeyə qoyur.”

Bu məlumatlar ya bu hadisənin anomaliya olduğunu ortaya çıxaracaq, ya da buna bənzərini aşkar edəcək. Sonuncu halda, iki rəqabət aparan təcrübə, PandaX-4T və XENONnT , LZ-nin həqiqətən WIMP-ləri görüb-görmədiyini və ya hələlik məlum olmayan bir keçmişi müəyyən etməyə kömək edəcək.

Hələlik, LZ əməkdaşlığı gözləntiləri idarə etmək üçün əlindən gələni edir. “Sizdə ‘Gözləyin, bu, həqiqətən də ola bilərmi?’ kimi fikirlər yaranır”, deyə Moå bildirir. “Amma bu cür düşüncə tərzində olmaq təhlil üçün zərərli olardı və məncə, çox adam belə deyil.” Lippincott qeyri-adi bir şeyə işarə edərək razılaşır. “Bu, məlum olan heç bir mənşədən uzaqdır”, deyə o bildirir, “buna görə də təəccüblənməmək çətindir.”

Sirli toqquşma qaranlıq maddə yarışı üçün təhlükəli bir vaxta təsadüf edir. Çikaqo Universitetinin fiziklərindən biri və LZ əməkdaşlığının üzvü olmayan Xuan Kollar deyir: “Təbiətin bizə bu hədiyyəni verməsi üçün yaxşı bir andır. Detektorlar o qədər böyüyür və o qədər həssas olur ki, tezliklə Günəşdə və Yer atmosferində əmələ gələn neytrinlər adlanan digər xəyali hissəciklərlə dolu olacaqlar. Bu zaman yarış dayandırılmalı və ya heç olmasa WIMP-lərdən uzaqlaşaraq başqa bir çətin kəşfiyyat axtarışına keçməli olacaq .

Kollar deyir ki, “Budur, bir WIMP görmək üçün son fürsət pəncərənizdir — əgər orada deyilsə, növbəti 10 ildə bir nöqtədə mağazanızı bağlamalısınız. Bu, möhtəşəm bir şeyin başlanğıcı ola bilər.”