Karanlık madde, evrenimize dair en çok merak edilen konulardan biri ve bilim insanları, yaptıkları deneylerle karanlık madde arayışını sürdürüyor. Araştırmacılar, evrenin büyük kısmının karanlık maddeyle kaplı olduğu konusunda hemfikir olsa da bu maddeyi açığa çıkarmayı henüz başaramadı. Ancak yapılan bir deneyde varlığına dair bir işaret bulunmuş olabilir.
Karanlık maddenin işaretlerini araştıran bir deneyde açıklanamayan bir sinyal tespit edildi. Xenon1T deneyi üzerinde çalışan bilim adamları, dedektörlerinde beklenenden daha fazla aktivite gözlemledi. Bu tutarsızlık, aksiyon adı verilen karanlık madde parçacığının varlığına işaret olabilir.
Karanlık madde, evrendeki tüm maddenin %85'ini içerse de doğası bilinemiyor. Her ne ise, adı gibi algılanabilir ışığı yansıtmıyor veya yaymıyor. Xenon1T deneyinden gelen yeni sinyal için üç potansiyel açıklama var. İkisi, sinyali açıklamak için yeni fiziğe ihtiyaç duyarken, biri ise Güneş aksiyonları olarak adlandırılan varsayımsal bir karanlık madde parçacığıyla tutarlılık gösteriyor.
Xenon1T, diğer aday parçacıklara da duyarlıydı. Deney, 2016-2018 yılları arasında İtalya'daki Gran Sasso tesisinde derin bir yer altında gerçekleştirildi. Dedektör 3.2 ton ultra saf sıvılaştırılmış ksenon ile dolduruldu, iki tonu, ksenon atomları ve içinden geçen diğer parçacıklar arasındaki etkileşimler için bir "hedef" görevi gördü.
Karanlık madde deneyindeki arka plan gürültüsü ne anlama geliyor?
Bir parçacık hedefi geçtiğinde deney, bir ksenon atomundan küçük ışık flaşları ve serbest elektronlar üretebiliyor. "Olaylar" olarak da adlandırılan etkileşimlerin çoğu, müonlar, kozmik ışınlar ve nötrinolar gibi zaten bildiğimiz parçacıklarla ilgili ve bunlar, aslında bilim insanlarının arka plan sinyali olarak adlandırdığı şey. Keşfedilmemiş bir parçacıktan gelecek bir sinyalin, bu arka plan gürültüsünün üzerine çıkacak kadar güçlü olması gerekir.
Bilim insanları Xenon1T'deki arka plan olaylarının sayısını tahmin ettiler. Kabaca 232 olması beklenen arka plan olaylarından 285 olay gördüler. Sonucun bu kadar yüksek çıkmasının nedeni, Xenon1T dedektöründe küçük miktarlarda trityumun varlığından kaynaklanan, daha önce dikkate alınmamış yeni bir arka plan gürültüsü olabilir. Ayrıca, her saniye trilyonlarcası vücudunuzdan geçen nötrinolardan da kaynaklanıyor olabilir. Nötrinoların manyetik momentinin, fizikteki temel parçacıkları kategorize eden Standart Model'deki değerinden daha büyük olmasıyla açıklanabilir.
Arka plan sinyallerinin fazlalığı aynı zamanda bir karanlık madde adayı olan ve henüz tespit edilmemiş bir parçacık olan Güneş aksiyonlarından gelen bir sinyalle de büyük ölçüde tutarlılık gösteriyor. İstatistiksel açıdan bakıldığında, Güneş aksiyonu hipotezinde 3.5 sigma anlamlılık seviyesinde bulguya rastlandı. Genellikle keşif için kabul edilen eşik ise 5 sigma. Trityum ve nötrino manyetik moment hipotezleri de 3.2 sigmaya karşılık geliyor ve verilerle de uyumlu.
