Međunarodni tim od oko 250 naučnika koji rade na eksperimentu LUX-ZEPLIN (LZ) objavio je najnovije rezultate u svojoj dugogodišnjoj potrazi za otkrivanjem tamne materije, misteriozne supstance koja čini oko 85% materije u svemiru. Uprkos naporima, naučnici još uvek nisu uspeli da direktno otkriju ove neuhvatljive čestice, ali su postavili najstrože granice do sada na njihova svojstva, značajno sužavajući opseg mogućih karakteristika koje tamna materija može imati.
Tamna materija, iako nevidljiva i neuhvatljiva za direktna posmatranja, otkriva svoje prisustvo kroz gravitacione efekte koje vrši na vidljivu materiju u svemiru, kao što su zvezde i galaksije. Ovi efekti sugerišu da je tamna materija prisutna u velikim količinama, ali njena priroda ostaje jedna od najvećih misterija moderne fizike.
Eksperiment LUX-ZEPLIN, smešten u bivšem rudniku zlata u Južnoj Dakoti, SAD, osmišljen je da otkrije interakcije tamne materije sa običnom materijom. Detektor koristi 7 tona tečnog ksenona, plemenitog gasa, ohlađenog na temperaturu od -98°C. Ukoliko čestica tamne materije udari u jezgro atoma ksenona, očekuje se da bi to trebalo da izazove mali bljesak svetlosti, koji bi mogao biti detektovan pomoću 494 senzora unutar aparature.
Međutim, čestice tamne materije nisu jedini izvor ovih svetlosnih blica, pa je jedan od ključnih izazova ovog eksperimenta razlikovanje potencijalnih signala tamne materije od pozadinskog zračenja. Da bi to postigli, naučnici su razvili sofisticirane simulacije koje im pomažu da predvide šta bi trebalo da vide u svojim podacima u prisustvu ili odsustvu tamne materije.
Najnoviji rezultati zasnovani su na 280 dana prikupljanja podataka i nisu pokazali jasne znakove prisustva tamne materije. Ipak, ove analize omogućile su istraživačima da isključe mogućnost postojanja određenih čestica tamne materije sa masom većom od 1,6 × 10^−26 kilograma, što je otprilike 10 puta veće od mase protona.
Uprkos tome što tamna materija nije otkrivena, ovi rezultati predstavljaju značajan korak napred, jer suzbijaju opseg karakteristika koje bi čestice tamne materije mogle imati. Tim naučnika planira da nastavi sa prikupljanjem podataka u cilju postizanja cilja od 1.000 dana posmatranja, što bi moglo omogućiti otkrivanje još neuhvatljivijih potencijalnih čestica tamne materije.
Ako tamna materija i dalje izmiče detekciji, naučnici već planiraju sledeću generaciju eksperimenta. Konzorcijum KSLZD, koji okuplja LUX-ZEPLIN, KSENON i DARVIN projekte, ima za cilj izgradnju detektora skoro 10 puta većeg kapaciteta, koji bi mogao da pretražuje još veći deo prostora gde se ove misteriozne čestice možda kriju.
Ovi najnoviji rezultati predstavljeni su na prestižnim konferencijama TeV Particle Astrophysics 2024 u Čikagu i LIDINE 2024 u Sao Paulu, a detaljan naučni rad uskoro će biti predat na recenziju, čime će se dodatno obogatiti razumevanje tamne materije i metoda za njeno otkrivanje.
