Güney Dakota’daki Sanford Yeraltı Araştırma Tesisinde, neredeyse bir kilometre derinliğe gömülü bulunan ve karanlık maddeyi tespit etmeye yönelik tasarlanmış bir deney, olağandışı bir sinyal kaydetti. Bu olay, normal maddeden kaynaklanan bilinen arka plan sinyalleriyle açıklanması zor olan tek bir parçacık etkileşimi olarak tanımlandı.
LUX-ZEPLIN (LZ) deneyi tarafından kaydedilen bu sinyal, henüz keşif iddiasında bulunmak için gereken istatistiksel eşiğe ulaşmamasına rağmen, araştırmacıların dikkatini çeken bir durum. Sinyalin önem düzeyi 2.6 sigma olarak belirlenmiş olup, bu da araştırmacıların, sinyalin normal süreçlerden kaynaklanma olasılığını tamamen dışlayamadığı anlamına geliyor. Ancak bilim insanları, LZ tarafından bugüne kadar bildirilen en umut verici karanlık madde ipucunu temsil ettiği konusunda hemfikir.
Bu sonuçlar, Mart 2023 ile Nisan 2024 arasında toplanan 220 günlük veriden elde edildi. Araştırmacılar, bulgularını Japonya’daki 2026 TeV Parçacık Astrofiziği konferansında sundu.
LZ deneyi, zayıf etkileşimli kütleli parçacıklar (WIMP’ler) olarak bilinen, karanlık maddenin oluşumunda rol oynayabilecek hipotezsel parçacıkları tespit etmeye odaklanmıştır. Deney, xenon atomlarıyla etkileşime giren parçacıkların oluşturduğu küçük ışık flaşlarını yakalamak için 10 ton ultra saf sıvı xenon kullanmaktadır.
Detektör, kozmik raylardan korunmak ve diğer potansiyel parazit sinyallerini engellemek veya tanımlamak için su dolu bir tank ve ek detektörlerle çevrili olarak yerin yaklaşık bir kilometre altında bulunmaktadır.
Tespit edilen bu olağandışı olay, araştırmacıların karanlık madde etkileşimlerinin beklendiği ve diğer arka plan sinyallerinin düşük olduğu bir veri bölgesinde ortaya çıktı. Rick Gaitskell, Brown Üniversitesi’nden profesör ve LZ sözcüsü olarak yaptığı açıklamada: “Bu olayın verilerdeki yerini görmek çok ilginç. Karanlık maddenin görünmesi beklenen bölgede ve diğer arka plan sinyalleri çok düşük seviyede. Henüz kendimizi aşırıya kaçırmamakla birlikte, karanlık maddeyi gördüğümüzü iddia etmiyoruz. Ancak bilim camiasının görüşleri için paylaşmak istediğimiz ilginç bir şey tespit ettik.”
Araştırmacılar, sinyalin geleneksel arka plan süreçlerinden kaynaklanıp kaynaklanmadığını anlamak için aylar süren titiz bir inceleme gerçekleştirdi. Luiz de Viveiros, Penn State’deki fizik profesörü ve LZ ekibinin üyesi olarak: “Bu olayın gerçekten karanlık maddenin ilk ipucu olup olmadığını düşünmek heyecan verici. Bu sinyali açıklayabilecek nadir bir arka plan sürecinin varlığını hala araştırmaya devam ediyoruz, ancak henüz bir şey bulamadık.”
Sinyalin önem düzeyi, “look-elsewhere effect” olarak bilinen istatistiksel bir düzeltme yapıldıktan sonra 2.6 sigma olarak hesaplanmıştır. Bu değer, parçacık fiziğinde genellikle bir keşif iddiasında bulunmak için gereken 5-sigma eşiğinin altında kalmaktadır.
Araştırmacılar, olayın bilinen arka plan süreçleri tarafından açıklanma olasılığının yaklaşık %0,5 olduğu tahmin edilmektedir. Bu durum, sinyali alışılmadık hale getirse de, bilinmeyen bir arka plan sürecinin bu sinyali üretmiş olma ihtimalini tamamen ortadan kaldırmamaktadır.
Eğer bu olay karanlık madde tarafından üretilmişse, WIMP’in kütlesi en az 200 GeV/c2 (protonun yaklaşık 200 katı) olması ve WIMP ile normal madde arasındaki etkileşimlerin, mevcut basit modellere göre daha karmaşık bir yapıda olduğu anlamına gelebilir.
LUX-ZEPLIN deneyi, 39 kurumdan 250 bilim insanı ve mühendisten oluşan uluslararası bir işbirliğidir. Penn State araştırmacıları, detektörün inşası, kriyojenik sistemler, sıvı xenon sistemleri, arka plan modellemesi, dedektör kalibrasyonları ve istatistiksel analizler gibi çeşitli alanlarda önemli katkılar sağlamıştır.
Bu Gelişmeyi Toplulukta Değerlendirin
Haber hakkındaki düşüncelerinizi, donanım deneyimlerinizi ve teknik sorularınızı topluluk üyeleriyle anlık olarak tartışın.
Bir yanıt yazın