Експеримент, метою якого був пошук таємничої темної матерії, подарував вченим кілька незвичайних сигналів - і тепер наукове співтовариство в замішанні.
Експеримент під назвою XENON1T мав розкрити таємниці темної матерії. Оскільки, за припущеннями вчених, ця речовина має бути практично всюди, XENON1T повинен виявити рідкісні свідчення взаємодії частинок темної матерії зі «звичайною» матерією.
Для цього вчені встановили обладнання навпроти величезного резервуара, заповненого кількома тоннами рідкого ксенона. Коли крізь резервуар проникає якась зовнішня частинки, вона збуджує атоми ксенона і створює спалах світла, а також потік вільних електронів, які і повинен виявити XENON1T.
Примітно, що подібні явища можуть бути наслідком не тільки контакту з темною матерією, але і з практично будь-якими відомими частинками. Для того, щоб відфільтрувати «сміттєву» матерію, команда створювала теоретичні моделі і будувала прогнози очікуваних обурень, а потім порівнювала їх з реальною картиною.
Як результат - фізики отримали «фантастичну велику кількість» обурень ксенона. Крім 232 очікуваних спалахів було зафіксовано цілих 53!
Щось дивне безумовно відбувається всередині резервуара з ксеноном. Але що саме?
Дослідники кажуть, що є три можливих пояснення. Давайте спочатку позбудемося нудного: це може бути просто випадкове джерело фонових перешкод. Сигнал узгоджується з домішками тритію в резервуарі, і потрібно всього кілька атомів тритію на 10 септільйонів (!) атомів ксенона, щоб створити дисбаланс. На жаль, жоден інструмент не має достатньої чутливості, щоб виявити такі нікчемні рівні тритію в декількох тоннах ксенона, тому цю версію не можна виключати.
На щастя, дві інші ідеї набагато цікавіші. Команда каже, що як джерело обурень найкраще підходить гіпотетична елементарна частинка, звана аксіоном. Концепція цих частинок була вперше запропонована в 1970-х роках. Якби аксіони мали певну масу, то вони могли б пояснити дивацтва, які ми приписуємо темній матерії.
Хоча ці конкретні сонячні аксиони не були б кандидатом в «темну матерію», у разі підтвердження даної гіпотези експеримент стане першим в історії науки підтвердженим свідченням виявлення будь-якого виду аксіонів як таких. Це саме по собі було б надзвичайно значним відкриттям.
Третє пояснення полягає в тому, що ці сигнали походять від невідомих раніше властивостей нейтрино. Ці надлегкі елементарні частинки всюди і рідко взаємодіють з іншою речовиною, але все ж іноді вони це роблять. Якщо нейтрино взаємодіють з ксеноном, то мають великий магнітний момент, ніж той, який описує стандартна модель фізики елементарних частинок. Якщо ця теорія виявиться правдивою, то нам потрібно внести коригування у звичні фізичні моделі.