Cea mai mare vânătoare de materie întunecată a încheiat un „capitol” și a scos la iveală indicii noi din fizica particulelor

Materia întunecată rămâne una dintre cele mai mari necunoscute ale cosmologiei: știm că „ceva” invizibil influențează gravitațional galaxiile și structura Universului, dar nu știm încă din ce este făcut acel „ceva”. În decembrie 2025, unul dintre cele mai ambițioase experimente din lume, LUX-ZEPLIN (LZ), a publicat rezultatele unei campanii record de măsurători desfășurate adânc sub pământ, în Dakota de Sud. Concluzia care atrage imediat atenția: nu a apărut o confirmare clară pentru materia întunecată pe care o căutau, dar datele au împins mult înainte limitele în care mai poate „sta ascunsă” această substanță misterioasă.

Paradoxal, tocmai un rezultat negativ poate fi util: când nu găsești semnalul, dar ai o sensibilitate fără precedent, reușești să elimini scenarii și să îngustezi pista pentru viitoarele experimente. În același timp, LZ a obținut semnale tot mai solide legate de neutrinii solari, particule aproape fără masă, care pot „imita” uneori semnăturile căutate pentru materia întunecată. Iar această distincție e crucială: dacă nu știi exact ce vezi, riști să confunzi un fenomen banal (dar rar) cu descoperirea secolului.

Experimentul LUX-ZEPLIN este instalat la Sanford Underground Research Facility, într-un mediu subteran gândit să reducă la minimum „zgomotul” produs de radiația cosmică. Ideea e simplă: dacă vrei să surprinzi interacțiuni extrem de rare, ai nevoie de liniște. Detectorul folosește o cameră cilindrică umplută cu xenon lichid, iar cercetătorii urmăresc ce se întâmplă atunci când o particulă (dintr-o categorie foarte specifică) lovește xenonul.

În această campanie, LZ a strâns date timp de 417 zile, între martie 2023 și aprilie 2025, după ce sensibilitatea aparatului a fost îmbunătățită tocmai pentru a detecta interacțiuni extrem de rare. Mecanismul de detecție se bazează pe un semnal dublu: un flash de fotoni și un nor de electroni eliberați în urma impactului. Combinația dintre lumină și sarcină electrică, plus forma semnalului, poate oferi indicii despre tipul particulei care a produs evenimentul.

Horoscop marți, 3 februarie 2026. Zi dificilă pentru două zodii, pot pierde o sumă importantă de bani

Cele trei zodii cu noroc la bani în săptămâna 2-8 februarie 2026. Vin câştiguri din multe direcţii

Important este că LZ nu „fotografiază” particule în sens clasic, ci reconstruiește urme energetice. Dacă o particulă de materie întunecată ar lovi nucleul unui atom de xenon, s-ar produce o recul (un „șoc” microscopic) cu o semnătură caracteristică. Dacă, în schimb, ai un neutrino solar care interacționează, tiparul poate arăta diferit, dar uneori suficient de similar încât să creeze confuzii. De aceea, proiectul și-a propus să atace problema din două direcții în același timp.

WIMPs și neutrinii solari: două ținte, o frontieră fină între semnal și confuzie

Echipa LZ a urmărit două obiective majore. Primul: să testeze o variantă de particule propuse drept candidați pentru materia întunecată, așa-numitele WIMPs (particule masive cu interacțiune slabă), în special o zonă de mase mai mici, unde unele modele încă lăsau loc de speranță. Al doilea: să verifice dacă detectorul poate observa neutrini solari, mai exact un tip numit boron-8, produși în reacțiile nucleare din interiorul Soarelui.

Aici apare un detaliu tehnic, dar esențial pentru poveste: unele semnături așteptate de la WIMPs pot semăna cu cele ale neutrinilor, ceea ce înseamnă că ai nevoie de confirmarea neutrinoilor ca să știi cât din „fundal” îți aparține și cât ar putea fi un semnal exotic. În rezultatele prezentate, cercetătorii au raportat o creștere semnificativă a încrederii că neutrinii boron-8 chiar interacționează cu xenonul din detector. Semnalul a ajuns la 4,5 sigma, sub pragul de 5 sigma folosit în mod tradițional în fizica particulelor pentru a declara o descoperire „validată”, dar mult peste rezultate anterioare mai slabe.

Și aici intră în scenă partea care schimbă jocul pentru viitor: faptul că LZ poate distinge tot mai bine contribuția neutrinoilor înseamnă că experimentele următoare au șanse mai mici să declare „materie întunecată” atunci când, de fapt, au surprins un fenomen rar, dar natural. Cu alte cuvinte, această „aproape-detectare” a neutrinoilor e un instrument de calibrare pentru întreaga vânătoare globală de materie întunecată.

Rezultat negativ la materia întunecată, dar o victorie pentru limitarea scenariilor și pentru următoarea rundă până în 2028

Pe partea de materie întunecată, echipa nu a găsit semnătura definitorie pe care o așteptau pentru WIMPs de masă mică. Dacă o particulă de materie întunecată ar interacționa coerent cu întreg nucleul unui atom de xenon, ar genera un recul nuclear cu un profil specific. Acesta este genul de eveniment pe care detectorul îl caută cu răbdare, luni la rând, în speranța că va apărea „ceva” dincolo de fundalul cunoscut. În setul actual de date, acel tip de semnal nu a apărut în mod convingător.

Totuși, asta nu înseamnă eșec în sensul simplist al cuvântului. LZ a folosit cel mai mare set de date de acest tip de până acum și a împins sensibilitatea la un nivel fără precedent. În fizica particulelor, când nu găsești un semnal, dar îți cunoști instrumentul foarte bine și ai volum mare de date, poți restrânge proprietățile posibile ale particulei căutate. Practic, îngustezi „camera” în care materia întunecată mai poate sta ascunsă, cel puțin pentru acea clasă de modele.

Mai mult, experimentul nu se oprește aici. LZ continuă cu o rulare mai lungă până în 2028, cu obiectivul de a ajunge la un total cumulativ de aproximativ 1.000 de zile de date. În astfel de căutări, timpul contează enorm: cu cât urmărești mai mult, cu atât crește șansa să prinzi evenimente extrem de rare, iar statisticile devin mai robuste. În plus, echipa vizează nu doar interacțiuni WIMP sau neutrini, ci și fenomene care ar putea ieși dincolo de Modelul Standard al fizicii particulelor, adică fix zona unde pot apărea surprize.

În final, povestea LZ e despre un tip de progres care nu arată spectaculos într-un titlu simplu („n-am găsit încă”), dar e esențial pentru știință: să elimini ipoteze frumoase, dar greșite, și să construiești un drum mai curat către ipoteza corectă. Materia întunecată rămâne „piesa lipsă” din tabloul Universului, iar LUX-ZEPLIN tocmai a făcut acea piesă mai greu de confundat cu altceva și mai greu de ascuns în locurile în care o căutam până acum.