Вчені не виявили жодних ознак темної матерії під час наймастштабнішого наукового експерименту

У Південній Дакоті завершився черговий етап одного з наймасштабніших експериментів у пошуках темної матерії — загадкової субстанції, яка, за розрахунками астрофізиків, становить більшість матерії Всесвіту. Проєкт LUX-ZEPLIN (LZ), розміщений на глибині понад кілометр у підземній лабораторії San­ford Under­ground Research Facil­i­ty, не виявив слідів темної матерії, однак дозволив ученим досягти безпрецедентної точності у вимірюваннях і відкрити нові подробиці про поведінку нейтрино — майже безмасових частинок, які утворюються в надрах Сонця.

Метою дослідження було знайти WIMPs (weak­ly inter­act­ing mas­sive par­ti­cles) — одну з головних теоретичних кандидатур на роль частинок темної матерії. Для цього фізики використали циліндричну камеру, заповнену 10 тоннами рідкого ксенону, у якій потенційні зіткнення WIMP або нейтрино з атомами мали б викликати короткі спалахи світла та вивільнення електронів. Протягом 417 днів спостережень (з березня 2023 до квітня 2025 року) команда не зафіксувала жодного правдивого сигналу від темної матерії, але отримала важливі докази взаємодії сонячних нейтрино з ксеноном — зокрема, рідкісних частинок борон‑8.

Рівень статистичної правдивості цих результатів сягнув 4,5 сигми, що наблизилося до стандарту «наукового підтвердження» (5 сигма). Це означає, що ймовірність випадкової помилки становить менше ніж 1 до мільйона. За словами керівника групи астрофізичних досліджень Університету Брауна Ріка Гейтскелла, такі результати дозволять у майбутньому уникнути помилкових ідентифікацій сигналів темної матерії: «Ми не знайшли того, що шукали, але тепер набагато краще розуміємо, як виглядатимуть справжні події, якщо вони колись з’являться».

Фізики продовжать експеримент до 2028 року, збільшуючи тривалість спостережень до 1000 днів — рекордного показника для дослідів цього типу. Це дасть змогу виявляти надзвичайно рідкісні явища та, можливо, розширити межі Стандартної моделі фізики, яка наразі не пояснює існування темної матерії.

Попри відсутність прямих доказів, учені називають результати проривом. LUX-ZEPLIN став найчутливішим детектором темної матерії у світі й допоміг зробити ще один крок до розкриття «величезної відсутньої частини» Всесвіту. Як підсумував Гейтскелл: «Природа не завжди слідує за нашими теоріями — але саме тому ми продовжуємо шукати».