Een vreemde gebeurtenis in de LUX-ZEPLIN-detector: is dit dan toch een spoor van donkere materie?

In dit artikel:

De LUX-ZEPLIN-detector (LZ) in South Dakota heeft in de gegevens van 16 juni 2023 één opvallende gebeurtenis gevonden. De kern van een xenonatoom leek een energierijke tik te hebben gekregen, precies in een gebied waarin sommige modellen een signaal van donkere materie voorspellen. De detector gebruikt ultrazuiver vloeibaar xenon om zulke zeldzame botsingen direct te registreren.

Onderzoekers bekeken 220 dagen aan metingen uit de periode maart 2023 tot april 2024 opnieuw, ditmaal voor zwaardere en energierijkere WIMP’s. Dat zijn hypothetische deeltjes die nauwelijks met gewone materie reageren en daardoor kandidaten zijn voor donkere materie. De gebeurtenis bleef overeind nadat mogelijke achtergrondprocessen en detectorproblemen waren onderzocht, maar het team noemt haar nadrukkelijk geen ontdekking.

De aanwijzing is statistisch nog onvoldoende sterk. Van 616 onderzochte modellen had het meest opvallende lokaal een significantie van 3,4 sigma; na correctie voor het look-elsewhere-effect bleef daarvan 2,6 sigma over. In de deeltjesfysica geldt doorgaans 5 sigma als bewijs voor een ontdekking. Als de gebeurtenis door een WIMP is veroorzaakt, zou het gaan om een deeltje met een massa van ongeveer 200 gigaelektronvolt, wat mogelijk op een minder gebruikelijke interactie wijst.

De resultaten staan op arXiv, zijn ingediend bij Physical Review Letters en werden op 1 september gepresenteerd tijdens een conferentie in Japan. Het onderzoek is nog niet door vakgenoten beoordeeld. LZ blijft minstens tot 2028 meten: meerdere soortgelijke gebeurtenissen zouden de aanwijzing kunnen bevestigen, terwijl een eenmalige uitschieter waarschijnlijk naar de achtergrond verdwijnt. Volgens natuurkundige Nicole Bell is het een interessante waarneming, maar is het nog te vroeg voor conclusies.