XENONnT, eksperiment zakopan u centralnoj Italiji, detektovao je najslabije sudare neutrina ikada zabeležene, sa verovatnoćom slučajnosti manjom od 1 na 1.000.000. Ovaj rezultat pokazuje koliko su detektori postali osetljivi i istovremeno upozorava da će solarni neutrini uskoro postati glavna pozadinska granica ("neutrinski pod") u potrazi za tamnom materijom, koja čini oko 85% materije u univerzumu. Naučnici traže nove pristupe kako bi razlikovali moguće signale tamne materije od sve učestalije neutrinske pozadine.
XENONnT zabeležio najslabije sudare neutrina — upozorenje u potrazi za tamnom materijom
Dark matter experiment catches quietest neutrinos ever measured
Više puta tokom poslednjih nekoliko godina, duboko pod planinom u centralnoj Italiji, jedan neutrino — najlakša i najneuhvatljivija čestica koju poznajemo — sudario se sa elektronom i izazvao izuzetno slab bljesak svetlosti. XENONnT, jedan od najosetljivijih detektora ikada izgrađenih, uspeo je da zabeleži taj prolazni sjaj i evidentira prisustvo neutrina niske energije.
U vebinaru, XENON Collaboration je danas objavila da je eksperiment XENONnT detektovao najslabije sudare neutrina ikada zabeležene. Statistička verovatnoća da je reč o slučajnom fluktuacijom iznosi manje od 1 na 1.000.000, što dodatno potvrđuje značaj rezultata.
Neutrini koji stižu od Sunca i drugih astrofizičkih izvora prolaze kroz Zemlju neometano i veoma retko interaguju s materijom. Dosadašnji detektori primećivali su samo jače sudare koji su se izdvajali iz pozadinskog šuma. Solarni neutrini koje je XENONnT registrovao imaju energiju reda veličine oko jednu milijardu puta manjeg od energije proton-proton sudara u CERN-ovom Large Hadron Collideru, ali su i pored toga putovali skoro brzinom svetlosti.
XENONnT je prvenstveno dizajniran da traži čestice tamne materije — hipotetičke, slabije interagujuće čestice koje bi mogle činiti oko 85% ukupne materije u univerzumu. Nakon decenija unapređivanja, detektori su postali toliko osetljivi da sada mogu uočiti i najređi i najslabiji neutrinske događaje.
Međutim, mnogi naučnici vide u tome i upozorenje: kako eksperimentalna osetljivost raste, pozadinski signal solarnih neutrina približava se nivou na kojem će otežati, pa čak i onemogućiti, razlikovanje mogućeg signala tamne materije. Taj prag se često naziva "neutrinski pod" pozadine.
"Ovo je važna prekretnica za fiziku neutrina niske energije," kaže Masatoshi Kobayashi (Nagoya University), koji je koautor analize. "Rezultat pokazuje da zaista dostižemo nivo pozadine ekvivalentan neutrinu."
"I dalje jurimo signal tamne materije, ali ovo otkriće pokazuje koliko je tehnologija sazrela," dodaje Luca Grandi (University of Chicago), član XENON tima.
Ova detekcija je važan dokaz tehnološkog napretka u eksperimentalnoj fizici niske energije i postavlja konkretan izazov za buduća istraživanja: kako povećati osetljivost detektora dok se istovremeno uspešno razlikuju retki signali tamne materije od sve učestalije neutrinske pozadine.
Šta sledi? Timovi širom sveta sada rade na strategijama za identifikaciju i odbacivanje neutrinskog pozadinskog signala — kroz unapređenje detektora, nove analitičke tehnike i komplementarna merenja — kako bi potraga za tamnom materijom mogla da nastavi napred.
Pomozite nam da budemo bolji.
