Аксионы частицы: Физики определили массу гипотетической квантовой частицы аксиона

Физики определили массу гипотетической квантовой частицы аксиона

Срочная новость

Названы лучшие работы конкурса «Снимай науку!»

Названы лучшие работы конкурса «Снимай науку!»

Shutterstock

Эта частица — ключ к пониманию темной материи.

Уже около 40 лет физики пытаются доказать существование частицы под названием «аксион». Считается, что она возникла почти сразу после Большого взрыва и впоследствии сформировала загадочную темную материю, которой пронизана вся Вселенная. Существование аксиона было теоретически предсказано еще в 1978 году.

С тех пор аксион пытаются «поймать» в детекторах по всему миру. Однако пока сделать это не удалось. Главная проблема заключается в том, что совершенно непонятна масса аксиона. Если бы масса частицы была известна более-менее точно, физики-экспериментаторы знали бы, где его искать. Пока же им приходится настраиваться на миллионы частотных каналов, чтобы попытаться найти нужный. Так что определение массы аксиона сильно ускорит его поиск. Если он, конечно, существует.

Для решения задачи ученые из Калифорнийского университета в Беркли (США) использовали рекордные компьютерные мощности. В моделировании было задействовано 69 632 ядра процессора суперкомпьютера Cori с почти 100 терабайтами оперативной памяти. Это сделало модель одним из крупнейших на сегодняшний день симуляторов темной материи. Выяснилось, что физики до этого искали не там. Аксион, согласно компьютерной модели, должен быть вдвое тяжелее, чем считалось раньше: от 40 до 180 микроэлектрон-вольт (мкэВ). Это примерно 10-миллиардная часть массы электрона.

Научная статья опубликована в журнале Nature Communication, кратко об исследовании сообщает EurekAlert!.

«Наша работа дает наиболее точную на сегодняшний день оценку массы аксиона и указывает на определенный диапазон масс, который в настоящее время не исследуется в лаборатории», — сказал Бенджамин Сафди, доцент кафедры физики Калифорнийского университета в Беркли.

Массу гипотетической частицы удалось уточнить благодаря новому методу компьютерного моделирования. До этого создать настолько подробную компьютерную модель Вселенной сразу после Большого взрыва не удавалось, потому что просто не хватало мощностей. В новом эксперименте ученые сделали специальную сетку, которая моделировала не интересующие исследователей участки юной Вселенной не очень подробно. Это позволило направить вычислительные мощности на те структуры, которые изучались прицельно. Метод помог увидеть в тысячу раз больше деталей именно вокруг областей, где генерируются аксионы.

«Мы ищем массу аксиона как более тонким способом, так и задействуя как можно больше вычислительной мощности. Мы никогда не сможем смоделировать всю нашу Вселенную полностью, потому что она слишком велика. Но пока нам это и не нужно. Мы хотим сделать еще большие симуляции с еще более высоким разрешением, что позволит нам уменьшить полосы ошибок, надеюсь, до 10%, чтобы мы могли сказать точное число, например 65 плюс-минус 2 мкэВ. Это действительно меняет ситуацию в экспериментальном плане, потому что тогда будет легче обнаружить аксион в таком узком диапазоне масс. Так что мы вышли за пределы только физики и фактически сделали это задачей компьютерной науки», — сказал Сафди.

На сайте могут быть использованы материалы интернет-ресурсов Facebook и Instagram, владельцем которых является компания Meta Platforms Inc., запрещённая на территории Российской Федерации

  • Физика всего

  • Остальные теги

Расскажите друзьям

  • Mirosław Blicharski/Aleksander Poznań

    В Польше археологи открыли погребение женщины-«вампира» с серпом у горла

  • Опасная газировка, невидимки-нейтрино и чудеса сверхпроводимости: неделя премьер на телеканале «Наука»

  • Космонавт Роскосмоса Анна Кикина отправилась на МКС на корабле Crew Dragon

  • Вид через микроскоп на разнообразное сообщество микроводорослей пресноводного озера

    Dr. M. Stockenreiter / LMU Munich/UFZ

    Ученые научились понимать, что «говорят» водоросли

  • Shutterstock

    Исследование: сперматозоиды лучше плывут к яйцеклетке, когда они в группе

Хотите быть в курсе последних событий в науке?

Оставьте ваш email и подпишитесь на нашу рассылку

Ваш e-mail

Нажимая на кнопку «Подписаться», вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Гипотетические элементарные частицы — аксионы — могут дать начало новой «археологии» Вселенной

Новости

15 июня 2021

Обнаружение гипотетической частицы, называемой аксионом, может помочь разобраться в тех процессах, которые протекали во Вселенной в течение первой секунды после Большого взрыва, указывается в новом исследовании.

Насколько далеко в прошлое Вселенной мы можем всмотреться сегодня? Наблюдения в электромагнитном спектре космического микроволнового фонового излучения, иначе называемого реликтовым излучением, позволяют нам «просмотреть» почти 14 миллиардов лет существования Вселенной, вплоть до того периода, когда Вселенная остыла до температур, при которых становится возможным соединение электронов и протонов с формированием нейтрального водорода. Реликтовое излучение позволило нам получить огромное количество информации об эволюции космоса, однако фотоны этого излучения были испущены через 400 000 лет после Большого взрыва, что делает чрезвычайно трудным изучение отрезка истории Вселенной, предшествующего этой отметке.

Чтобы заглянуть за эту «вуаль», в новом исследовании астрономы во главе с Джефом А. Дрором (Jeff A. Dror) предлагают обратить внимание на аксионы, гипотетические частицы, которые могли быть испущены в течение первой секунды существования Вселенной.

Существование аксионов вытекает из теории струн – современной физической теории, которая может стать основой для создания теории квантовой гравитации. Кроме того, считается, что аксион может являться неуловимой частицей темной материи – таинственной невидимой субстанции, наполняющей нашу Вселенную и взаимодействующей с нормальной материей лишь гравитационно.

В своей работе авторы рассматривают возможность существования аксионного аналога реликтового излучения, который они назвали Космическим аксионным фоном (Cosmic axion Background, или CaB). Дрор и его коллеги отмечают, что по мере разработки все более и более чувствительных инструментов для поисков темной материи экспериментаторы могут столкнуться с еще одним проявлением присутствия аксионов – в форме CaB. Но поскольку свойства CaB схожи со свойствами аксионов темной материи, существует опасность того, что сигнал CaB будет отфильтрован как шум.

Обнаружение сигнала CaB станет «двойным открытием». Оно позволит не только подтвердить существование аксиона, но и получить ценные сведения об истории эволюции Вселенной. В зависимости от того, в результате какого процесса был произведен сигнал CaB, исследователи могут получить новые данные о различных аспектах развития Вселенной, которые были прежде недоступны.

Поделиться

Отправить

Твитнуть

Отправить

Научный портал «Атомная энергия 2.0“ – это открытое к сотрудничеству прогрессивное цифровое СМИ с элементами управления ядерными знаниями, семантического анализа и ценностного лидерства, ставящее своей целью решение ключевых социально-ориентированных задач фундаментальной системообразующей атомной отрасли:

– образования и общения широкой общественности и специалистов об инновационном развитии экологически устойчивых, эффективных и полезных ядерных и радиационных наук и технологий в России и мире,

– формирования популярного сообщества ученых, инноваторов, деловых, государственных, общественных и экологических лидеров, открыто поддерживающих их дальнейшее развитие и изучение,

– формирования популярного сообщества компаний и организаций, открыто обменивающихся передовым опытом, знаниями, культурой, возможностями, инновациями и инициативами,

– и поддержки и привлечения талантливой и амбициозной молодежи к реализации длительных и успешных профессиональных карьер в атомной и смежных индустриях.

Мы предлагаем Вашей организации стать одним из партнеров нашего просветительского проекта и получить уникальный пакет профессиональных коммуникационных и рекламных услуг.

Почему нужна атомная энергетика?

В охоте за темной материей аксионы — наш лучший выбор?

Составное изображение скопления Пуля, пары хорошо изученных скоплений галактик, столкнувшихся лоб в лоб. Один прошел через другой, как пуля, проходящая через яблоко, и считается, что в нем видны явные признаки темной материи (синие), отделенные от горячих газов (розовые). (Изображение предоставлено: Рентген: NASA/CXC/CfA/M.Markevitch, Оптическая и линзовая карта: NASA/STScI, Magellan/U.Arizona/D.Clowe, Lensing map: ESO/WFI)

Ученые, исследующие истинную личность темной материи находят новые доказательства в поддержку одного ведущего кандидата: аксионов.

С момента первого предположения о его существовании в 1933 году темная материя оставалась неуловимым «белым китом» для ученых всего мира. Хотя считается, что она составляет около 85% всей материи во Вселенной, что на самом деле представляет собой невидимая материя, остается загадкой.

Но некоторые исследователи считают, что темная материя на самом деле может быть странной частицей, называемой аксионом.

Связанный: 11 самых больших вопросов о темной материи (открывается в новой вкладке)

Что такое аксион?

Аксион — это гипотетическая элементарная частица , обладающая малой массой и низкой энергией. Впервые он был предложен как гипотетическая частица в 1977 году как решение так называемой «сильной проблемы CP» в физике элементарных частиц. Сильная СР-проблема — это давний нерешенный вопрос, связанный с тем, почему СР-симметрия (симметрия сопряжения (C) и симметрия четности (P)) сохраняется в квантовой хромодинамике (теория сильного взаимодействия между элементарными частицами, кварками и глюонами).

В рамках CP-симметрии законы физики должны быть одинаковыми, если частицу поменять местами с ее античастицей и инвертировать или отразить. В квантовой хромодинамике нарушение СР-симметрии могло произойти при сильных взаимодействиях. Однако никаких нарушений никогда не наблюдалось.

«Существует известная нам СР-симметрия, которая отличает частицы от античастиц. Мы знаем, что она нарушается при слабых взаимодействиях. Было загадкой, почему она не нарушалась при сильных взаимодействиях», — Джон Эллис, физик частиц из ЦЕРНа. (дом Большой адронный коллайдер , или LHC), изучавший аксионы с тех пор, как они были впервые предложены, рассказал Space.com.

В 1977 году было предложено расширение стандартной модели, в котором было бы понятно, что сильные взаимодействия не нарушают эту симметрию, сказал Эллис. «И эта теория предсказала существование аксиона», добавил он.

В 2020 году группа физиков нашла первое прямое доказательство существования аксионов, что повысило легитимность частиц и интерес к ним научного сообщества. Это продолжало продвигать утверждения о том, что аксион может быть лучшим кандидатом на темную материю.

«Темная материя составляет большую часть материи вселенной , и мы понятия не имеем, что это такое. Один из самых нерешенных вопросов во всей науке: «Что такое темная материя?» Бенджамин Сафди, ассистент профессор физики Калифорнийского университета в Беркли и ведущий автор нового исследования аксионов, , говорится в заявлении .

«Мы подозреваем, что это новая частица, о которой мы не знаем, и аксион может быть этой частицей. Он мог быть создан в изобилии в Большой Взрыв и плавать там, объясняя наблюдения, сделанные в астрофизике», — добавил Сафди.

«волоски» темной материи. (Изображение предоставлено NASA/JPL-Caltech)

Отказ от вимпов

В двух новых обзорах , опубликованных в журнале Science Advances 23 февраля , исследователи описывают, как аксион стал ведущим кандидатом в темную материю и как физики могли бы продолжить изучение частицы и, возможно, объяснить тайну темной материи».

До сих пор один конкретный кандидат на темную материю лидировал: вимпы, что означает слабо взаимодействующие массивные частицы. Вимпы — это общий термин, описывающий гипотетические частицы, которые очень слабо взаимодействуют с материей посредством слабого ядерного взаимодействия. Прогнозируется, что вимпы будут в 1-1000 раз тяжелее протонов.

Однако, несмотря на свой статус ведущего кандидата, «за последние несколько лет вимпы не появлялись на БАК, они не появлялись в прямых поисках темной материи», — сказал Эллис.

Итак, когда вимпы потеряли свой блеск в качестве кандидатов, «мы подумали, что [это] будет хороший момент, чтобы каким-то образом зафиксировать это смещение фокуса», — сказал Эллис об этом исследовании аксионов.

Эллис добавил: «Я до сих пор поддерживаю вимпов». Но «я думаю, что, безусловно, разумно немного подстраховаться и подумать о других кандидатах. Итак, я должен признаться, что продолжаю играть на поле», — сказал Эллис.

Поймать аксион

Итак, когда вимпы падают со свинца, исследователи изучили, какие шаги можно предпринять, чтобы подтвердить существование аксиона и выяснить, может ли он быть темной материей. Судя по отзывам, команда предполагает, что им наконец удалось «поймать» аксион и подтвердить его существование, предсказав его массу.

В двух новых обзорах исследователи предлагают ряд различных подходов, которые физики могли бы использовать как для предсказания массы аксиомы, так и для исследования ее как кандидата темной материи. Эти подходы включают использование галоскопов, инструментов, которые «улавливают микроволновые фотонные сигналы от аксионов в нашем галактическом гало» согласно статье . (Гало галактики — это большая сферическая область пространства вокруг галактики, простирающаяся за пределы только видимой материи.)

Ученые ожидают, что аксионы преобразуются в электромагнитную волну в микроволновом резонаторе во время подобного эксперимента, хотя это было бы очень редкий. Таким образом, они смогут обнаружить эту волну.

Но исследователи предлагают ряд других методов, которые физики используют в настоящее время и потенциально могут использовать для поиска аксионов. К ним относятся использование наземных телескопов, использование CERN Axion Search Telescope (CST) для обнаружения аксионов, образующихся в ядре Солнца, или даже обнаружение аксионов в магнитосфере нейтронных звезд , где они, как считается, преобразуются в фотоны и оставляют после себя отчетливые спектральные спектры. Особенности. Это одни из многих различных предложений, сделанных в двух обзорах.

Поиск массы

В то время как исследователи в двух обзорах изучают передовые технологии, которые могут позволить ученым обнаруживать аксионы, одним из наиболее популярных методов поиска аксионов на сегодняшний день является попытка обнаружения электромагнитных волн в микроволновом диапазоне. полость.

Но во втором новом исследовании, , опубликованном 25 февраля в журнале Nature Communications, исследователи использовали один из крупнейших в мире суперкомпьютеров в Национальном исследовательском научно-вычислительном центре (NERSC) лаборатории Беркли, чтобы смоделировать момент, когда аксионы могли быть созданы почти сразу после Большого Взрыва.

В ходе моделирования команда смогла учесть общую массу темной материи во Вселенной и общее количество произведенных аксионов. Это позволило им оценить, какой может быть масса аксиона.

Они обнаружили, что масса аксиона более чем в два раза больше, чем ожидали теоретики: 40-180 микроэлектронвольт (примерно эквивалентно одной 10-миллиардной массе электрона, согласно утверждению .) 

» Наша работа дает наиболее точную на сегодняшний день оценку массы аксиона и указывает на определенный диапазон масс, который в настоящее время не исследуется в лаборатории», — сказал Сафди.

Истории по теме:

Команда также обнаружила, что аксионы могут производить электромагнитные волны с более высокой частотой, чем ожидалось, частота, которая обычно находится за пределами диапазона экспериментов, предназначенных для обнаружения аксионных электромагнитных волн.

«С этими экспериментами с аксионами они не знают, на какую станцию ​​они должны настраиваться, поэтому им приходится просматривать множество различных возможностей», — сказал Сафди об экспериментах по поиску волн, оставленных аксионами.

С помощью моделирования исследователи показали, что аксионы в ранней Вселенной могли вести себя как «всадники, выскочившие из мустанга», согласно заявлению.

«Вы можете представить себе эти струны как состоящие из аксионов, обнимающих вихри, в то время как эти струны извиваются, образуя петли, соединяясь, претерпевая множество бурных динамических процессов во время расширения нашей вселенной, и аксионы, обвивающие стороны этих струн, пытаясь удержаться для поездки», — сказал Сафди. «Но когда происходит что-то слишком жестокое, они просто сбрасываются и отрываются от этих нитей. А те аксионы, которые отбрасываются от нитей, гораздо позже становятся темной материей».

Команда не решила проблему темной материи или затруднительное положение аксиона, но поскольку все больше исследователей продолжают продвигать этот тип экспериментов, это приближает науку в целом к ​​лучшему пониманию того, чем именно могут быть эти гипотетические частицы и, в конечном счете, что такое темная материя.

Напишите Челси Год по адресу [email protected] или подпишитесь на ее Twitter @chelsea_gohd . Следите за нами в Твиттере @Spacedotcom и на Facebook.

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected]

Челси «Фоксанна» Год присоединилась к Space.com в 2018 году и сейчас является старшим писателем, пишущим обо всем, от изменения климата до планетарной науки и пилотируемых космических полетов, как в статьях, так и в видео на камеру. Имея степень в области общественного здравоохранения и биологических наук, Челси писала и работала в таких учреждениях, как Американский музей естественной истории, Scientific American, Discover Magazine Blog, Astronomy Magazine и Live Science. Когда Челси «Фоксанна» Год не пишет, не редактирует и не снимает что-то космическое, она пишет музыку и выступает как Фоксанна, даже запуская песню в космос в 2021 году с Inspiration4. Вы можете следить за ней в Твиттере @chelsea_gohd и @foxannemusic.

BREAKING: Физики объявляют о первом прямом доказательстве «аксионов»

Живая наука поддерживается своей аудиторией. Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот почему вы можете доверять нам.

Команда работает над сборкой эксперимента с темной материей XENON1T.
(Изображение предоставлено XENON1T)

Группа физиков впервые обнаружила аксион.

Аксионы — это неподтвержденные гипотетические сверхлегкие частицы из Стандартной модели физики элементарных частиц, которая описывает поведение субатомных частиц (открывается в новой вкладке). Физики-теоретики впервые предположили существование аксионов в 1970-х, чтобы решить математические проблемы, связанные с сильным взаимодействием, которое связывает вместе частицы, называемые кварками. Но с тех пор аксионы стали популярным объяснением темной материи, загадочного вещества, которое составляет 85% массы Вселенной, но не излучает света.

Если это подтвердится, еще не ясно, действительно ли эти аксионы исправят асимметрию сильного взаимодействия. И они не объяснили бы большую часть недостающей массы во Вселенной, сказал Кай Мартенс, физик из Токийского университета, который работал над экспериментом. Эти аксионы, которые, кажется, исходят от Солнца, не ведут себя как «холодная темная материя», которая, по мнению физиков, заполняет ореолы вокруг галактик. И это будут частицы, только что возникшие внутри Солнца, в то время как основная часть холодной темной материи там, по-видимому, существовала без изменений в течение миллиардов лет с момента ранней Вселенной.

Связанный: 11 самых больших оставшихся без ответа вопросов о темной материи

И не факт, что аксионы вообще были обнаружены. Несмотря на два года сбора данных, намек на сигнал все еще слаб по сравнению с тем, что требует физика, чтобы объявить об открытии новой частицы. Мартенс сказал Live Science, что со временем, когда будет поступать больше данных, все еще возможно, что свидетельство сигнала может исчезнуть до нуля.

Тем не менее, похоже, что сигнал был. Он оказался в темном подземном резервуаре на 3,5 тонны (3,2 метрических тонны) жидкого ксенона — эксперимент XENON1T, базирующийся в Национальной лаборатории Гран-Сассо в Италии. По крайней мере два других физических эффекта могут объяснить данные XENON1T. Однако исследователи проверили несколько теорий и обнаружили, что аксионы, исходящие от нашего солнца, были наиболее вероятным объяснением их результатов.

Физики, не участвовавшие в эксперименте, не просмотрели данные на момент объявления в 10:00 по восточному времени сегодня (17 июня). Репортеры были проинформированы о находке до объявления, но данные и документы о находке не были предоставлены.

Live Science поделилась пресс-релизом коллаборации XENON с двумя экспертами по аксионам.

«Если это подтвердится, а *если* — это большой вопрос, то это самый большой перелом в моей области физики с момента открытия космического ускорения», — Чанда Прескод-Вайнштейн, физик из Университета Нью-Гемпшира, не является частью сотрудничества, сообщила Live Science в электронном письме.

(Открытие космического ускорения в 1998 году показало, что не только Вселенная расширяется, но и скорость расширения увеличивается.) для крошечных вспышек света в темных изолированных ксеноновых баллонах, крупнейшим из которых является XENON1T, работавший в период с 2016 по 2018 год.

Защищенные под землей от большинства источников излучения, лишь горстка частиц (включая темную материю) может проникнуть в резервуар и столкнуться с атомами жидкости внутри, стимулируя эти вспышки. Большинство этих вспышек легко объяснить, результаты взаимодействия с частицами уже известны физикам. Несмотря на подземную защиту лаборатории, все виды частиц проникают туда и составляют большую часть того, что видят детекторы XENON. Исследователи XENON ищут «лишние» вспышки, больше вспышек, чем можно было бы предсказать, основываясь на известной физике элементарных частиц, которые могут свидетельствовать о существовании новых частиц.

Это первый раз, когда детектор XENON фактически обнаружил избыток, всплеск активности в диапазоне низких энергий, который соответствует тому, что ожидали бы физики, если бы солнечные аксионы действительно существовали.

До сих пор результаты XENON частично исключали другой тип кандидата в темную материю, «слабо взаимодействующие массивные частицы» (WIMPS). Он не обнаружил достаточно вспышек на энергетических уровнях, которые могли бы производить большинство вимпов, чтобы подтвердить их существование, что фактически исключило большинство возможных разновидностей вимпов. Но эксперименты раньше не давали никаких доказательств существования новых частиц.

«Хотя WIMP был доминирующей парадигмой DM [темной материи] в течение многих лет, аксион существует примерно столько же, и в последние годы наблюдается всплеск экспериментов по поиску аксионов», — сказал Тиен-Тьен Ю, физик из Орегонского университета, который также не участвовал в эксперименте XENON.

Таким образом, в случае подтверждения обнаружение аксиона точно согласуется с последними достижениями в исследованиях темной материи (включая более ранние данные XENON), из-за которых некогда популярные вимпы кажутся далекими планами.

Однако Ю сказал Live Science, что это не убедительно само по себе.

«Было бы здорово, если бы это было правдой, но я настроен скептически, поскольку мог быть какой-то ранее не рассмотренный источник предыстории», — сказала она. (Кроме того, трудно оценить данные, не видя их, добавила она.)

Например, какой-то радиоактивный источник мог вызвать срабатывание датчиков XENON1T таким образом, который имитирует ожидаемые схемы взаимодействия солнечных аксионов с жидким ксеноном.

Ю отметил, что ранее поступали неподтвержденные заявления об открытии частиц темной материи. И «солнечные аксионы», которые, возможно, обнаружил XENON, представляют собой не настоящую холодную темную материю (которая возникла бы в ранней Вселенной и была «холодной»), а, скорее, горячие аксионы, произведенные на нашем Солнце.

(Мартенс сказал, что это правда, но что солнечные аксионы — которые по-прежнему будут никогда ранее не обнаруженными массивными частицами, блуждающими по Вселенной — по-прежнему во многих отношениях будут считаться темной материей. Он признал, однако, что они не объяснят, что огромная часть недостающей массы.)

Сама коллаборация XENON предложила три возможных объяснения эффекта, который она описала как «избыток» событий при низких энергиях внутри резервуаров.

Лучшим приспособлением для увиденного ими избытка, по словам Ксенона, действительно были солнечные аксионы. Они выразили уверенность в этой гипотезе «3,5 сигма».

Это означает, как сказал Мартенс, что вероятность того, что сигнал генерируется случайным фоновым излучением, а не самими солнечными аксионами, составляет примерно 2 из 10 000. Как правило, физики объявляют об «открытии» новой частицы только в том случае, если результаты достигают значимости 5 сигм, что означает вероятность 1 из 3,5 миллионов, что сигнал был вызван случайными флуктуациями.

Другие варианты, которые они рассматривали, были менее убедительны, но все же заслуживали серьезного внимания.

Возможно, в XENON1T остались необнаруженные следы радиоактивного трития (вариант водорода с двумя нейтронами ) в XENON1T, из-за чего окружающая жидкость искрится. По словам Мартенса, команда XENON усердно работала над тем, чтобы с самого начала избежать такого шума. Тем не менее, сказал он, крошечные уровни трития, о которых здесь идет речь, невозможно полностью отсеять. А теперь, когда XENON1T разобрали для создания более крупного будущего эксперимента, невозможно вернуться и проверить.

Тритиевая гипотеза соответствует данным с уровнем достоверности 3,2 сигма. Джоуи Нильсен, физик из Университета Вилланова в Пенсильвании, который не имеет отношения к XENON, сказал, что это соответствует примерно 1 из 700 шансов, что случайные флуктуации произвели сигнал.

Также возможно, что нейтрино — слабые известные солнечные частицы, которые также проходят через Землю — взаимодействуют с магнитными полями сильнее, чем ожидалось. Если это правда, согласно заявлению коллаборации XENON, нейтрино могут объяснить наблюдаемый сигнал. Они написали, что эта гипотеза также имеет уровень достоверности 3,2 сигма.

Но даже если нейтрино объясняют результат XENON, Стандартная модель физики элементарных частиц должна быть перестроена, чтобы объяснить неожиданное поведение нейтрино, указал Ю.

Одна контрольная подсказка подсказывает, следует ли серьезно относиться к гипотезе солнечных аксионов: сезонные изменения в данных, сказал Ю.

«Если бы сигнал действительно исходил от солнечных аксионов, можно было бы ожидать модуляцию сигнала из-за относительного положения Солнца по отношению к Земле», — сказала она.

По мере удаления нашей планеты от звезды, вокруг которой она вращается, поток солнечного аксиона должен ослабевать. По мере приближения Земли к Солнцу, сказал Ю, сигнал должен становиться сильнее.

Мартенс сказал, что в сигнале XENON1T не видно сезонных изменений. Сигнал слишком слабый, а эксперимент длился всего два года, чтобы XENON1T смог его уловить.

Физики, вероятно, будут рассматривать результаты XENON1T как предварительные для ближайшего будущего. По словам команды, предстоящий более крупный эксперимент XENON под названием XENONnt, который все еще находится в стадии строительства в Италии, должен предоставить более четкую статистику после завершения. Дальнейшие эксперименты, проводимые или строящиеся в США и Китае, дополнят существующие данные.

Одна надежда, по словам Мартенса, состоит в том, что сезонные вариации появятся из данных, когда более чувствительный детектор XENONnt завершит свой 5-летний цикл. По его словам, это сильно поднимет колоду в пользу солнечных аксионов. И тогда все международные эксперименты могли бы объединить свой сырой ксенон (используя значительную часть мировых поставок) для создания 30-тонного детектора. Может быть, тогда удастся детально изучить этот сигнал (если он настоящий) или обнаружить другие темные частицы.

Итак, эти результаты пока предварительные. Тем не менее, по словам Прескод-Вайнштейна, в сообществе физиков было много шума перед объявлением.

«Если это подтвердится, это большое дело», — написала она. «Я не решаюсь комментировать достоверность данных, не имея времени изучить результаты и обсудить их с коллегами. Конечно, я бы предпочел результат 5 сигм!»

Примечание редактора: эта статья была обновлена ​​в 14:25 по восточному времени 17 июня, чтобы отразить разъяснение от Кая Мартенса.