Größter Dunkle-Materie-Detektor entdeckt rätselhaftes Teilchen

Wissenschaftler, die am empfindlichsten Dunkle-Materie-Experiment der Welt arbeiten, berichten von einer einzelnen, unerklärten Teilchenwechselwirkung, die ein früher Hinweis auf Dunkle Materie sein könnte – mahnen jedoch zur Vorsicht bei der Interpretation.

Der LUX-ZEPLIN (LZ)-Detektor, der fast anderthalb Kilometer unter der Erde in der Sanford Underground Research Facility in South Dakota vergraben ist, nutzt 10 Tonnen ultrareines flüssiges Xenon, um nach schwach wechselwirkenden massereichen Teilchen (WIMPs) zu suchen, einem der führenden theoretischen Kandidaten für Dunkle Materie. Das ungewöhnliche Ereignis, das aus 220 Tagen Daten zwischen März 2023 und April 2024 stammt, passt zu einem WIMP von mindestens 200 Gigaelektronenvolt – mehr als dem 200-fachen der Masse eines Protons.

Der Befund erreicht eine statistische Signifikanz von 2,6 Sigma, was bedeutet, dass eine Wahrscheinlichkeit von etwa 0,5 Prozent besteht, dass das Signal aus gewöhnlichen Hintergrundquellen stammt. Das liegt weit unter der 5-Sigma-Schwelle, die Physiker für die Behauptung einer echten Entdeckung verlangen, und die Forscher betonten, das Ergebnis solle als faszinierend, nicht als schlüssig gelten.

"Wir behaupten nicht, Dunkle Materie gesehen zu haben", sagte Rick Gaitskell von der LZ-Kollaboration und bezeichnete das Ereignis als "interessant", aber vorläufig. Die UCLA-Physikerin Alvine Kamaha sagte, das Ergebnis "könnte der erste Hinweis auf ein Dunkle-Materie-Signal sein, auch wenn wir das noch nicht mit Sicherheit sagen können", während ihr Kollege Aaron Manalaysay es als den ersten Ausreißer in jedem seiner Experimente beschrieb, der "in jeder Hinsicht gültig erscheint".

Das Ergebnis wurde auf der TeV-Teilchenastrophysik-Konferenz in Japan vorgestellt und bei Physical Review Letters eingereicht. Die LZ-Kollaboration will weiter Daten sammeln, um festzustellen, ob sich das Signal verstärkt, abschwächt oder verschwindet.