イタリア国立核物理研究所のグランサッソ地下実験室にある XENON1T 検出器は、暗黒物質の揮発性粒子の探索において最も重要な実験の 1 つと考えられています。検出器からのデータを分析したところ、素粒子物理学の標準モデルの予測に適合しない過剰な信号が発見されました。この予期せぬ信号がどこから来るのかはまだ完全に理解されていないため、単なるありふれたものであることが判明する可能性があります。あるいは、最終的に仮説の実体への道を開く可能性もあります。
XENON1T検出器の過剰な信号は暗黒物質の存在を示す可能性がある
XENONとのコラボレーションは、暗黒物質の変種であるWIMPを探索する実験で、この揮発性物質を最終的に検出する試みがほぼ20年にわたって行われてきた。しかし、この方向への取り組みはこれまでのところ成功していない。しかし、まだ確認されていない最近発表された予備報告書で、関係した研究者らは今回、興味深い発見を明らかにした。2017年2月から2018年2月にかけて、3.2トンの高感度の粒子内で予期せず驚くほど多くの粒子と電子の衝突が発生した。検出器。
検出器は、検出器材料として液体キセノン、検出器の上部にガス状キセノンを備えた二相時間投影チャンバーです。粒子が液化キセノンの中を通過すると、キセノン原子と衝突し、弱い光信号を引き起こし、衝突したキセノン原子から電子を叩き出す可能性があります。しかし、XENON1T データを既知の粒子の予想される 232 個のイベントと比較すると、53 個のイベントという驚くべき信号過剰が明らかになりました。
「私たちのキセノン検出器からの新しい結果は非常に刺激的です」と、チューリッヒ大学の物理学教授であり、このプロジェクトの主要な参加者であるローラ・バウディス氏は説明します。 「私たちは暗黒物質を発見したとは主張していませんが、予期せぬ過剰なシグナルをまだ完全に説明することはできません。」
検出された過剰信号は何を意味しますか?
実際、暗黒物質に向かうこの痕跡は、トリチウム原子によるまだ発見されていない放射性汚染であることが判明する可能性があり、したがって研究者らによれば、ありふれたものとして分類される可能性があるという。理由: トリチウムは放射性水素同位体であり、反ニュートリノと電子を放出して自然崩壊します。検出器内の微量のトリチウムでも信号を説明できる可能性があります。
しかし、完全に新しい粒子の存在など、過剰な信号についてはさらに興味深い説明もあります。測定されたエネルギー スペクトルは、太陽で生成されるアクシオンで予想されるものと類似しています。アクシオンは、自然界で観察される核力の対称性に対応する仮説上の粒子です。初期の宇宙で生成されたアクシオンは暗黒物質の源である可能性があるため、このような証拠は新しいクラスの粒子の最初の観察となるとスペクトラムは報告している。
もう1つの考えられる説明は、数兆個のニュートリノが検出器をまったく妨げられずに通過し、したがって信号の原因にもなっている可能性があるため、これまで発見されていなかったニュートリノの驚くべき特性である可能性があります。
研究者たちは依然として暗黒物質の存在を確信していますが、巨大な暗黒物質粒子の探索はまだ完全には理解されていません。昨年、 暗黒物質が人体にどのような影響を与えるかを初めて検証した思考実験が行われた。