Qora modda izlashga bagʻishlangan olimlar, Koinot moddasining 85% ni tashkil etuvchi sirli modda boʻlgan qora modda haqida, AQShda oʻtkazilgan sohadagi eng yirik global tajribada zarralarning noyob oʻzaro aloqasini aniqlaganliklarini xabar qilishdi. Bu hodisa hozirgi ilmiy bilim bilan oson tushuntirilmaydi.
Keltirilgan bir nechta talqinlarga koʻra, bu anomaliyaviy energiya signali atom yadrosi va WIMP – qora moddaning mumkin boʻlgan nomzodi boʻlgan nazariy va ogʻir zarra orasidagi toʻqnashuv natijasi boʻlishi mumkin. Biroq, jamoa bu aniq kashfiyot emas, balki fanning eng katta jumboqlaridan birini oʻrganish uchun umidli boshlanish nuqtasi ekanligini taʼkidladi.
AQShdagi Northwestern universiteti tadqiqotchisi va tadqiqotning muallifi Eric Dahl shunday dedi: «Men qora modda izlashga bagʻishlagan 20 yilligina faoliyatimda bu koʻrgan eng qiziqarli voqea». Agar bu toʻgʻridan-toʻgʻri qora modda aniqlanishi sifatida tasdiqlansa, bu uning taxmin qilinganidan yanada jumboqroq ekanligini anglatadi.
Qora modda nima
Kosmik moddaning aksariyati koʻrinmas va deyarli aniqlanmaydigan turdagi moddadan tashkil topganligi oʻnlab yillar oldin maʼlum edi, uning mavjudligi faqat boshqa osmon jismlari ustidagi tortish kuchi taʼsiri orqali taxmin qilinadi.
Bu tushunchadagi muhim bosqich 1970-yillarda sodir boʻldi, qachonki amerikalik astronom Vera Rubin galaktika chetlaridagi yulduzlar markaziy yulduzlar bilan taqqoslanadigan tezliklarda orbitada aylanishini kuzatdi. Bu fizik qonunlarga zid kelardi, chunki orbitaviy tezlik markazdan uzoqlashganda kamayishi kerak edi, xuddi bizning Quyosh tizimimizda Merkuriys Neptun dan ancha tez aylanishi kabi.
Rubin periferik yulduzlarning yuqori tezligi ularning galaktikadan chiqarib tashlanishi mumkinligini bildirishini yakunladi, agar uni birlashtirib turish uchun yetarli tortish kuchini taʼsir qiladigan koʻrinmas massa boʻlmasa. Uning oʻlchamlari qora moddaning asosiy dalillaridan biri hisoblanadi. Hozirda Koinot moddasining 84% qora modda, faqat 16% esa oddiy, koʻrinadigan modda (sayyoralar, yulduzlar va odamlar kabi) deb taxmin qilinadi.
Bu moddaning tortish kuchi aniqlangan boʻlsa-da, uning tarkibi nomaʼlum. Olimlar uning yangi zarralardan tashkil topgan boʻlishi mumkinligini taxmin qilishmoqda, xuddi oddiy modda kvarklar kabi ajralmaydigan zarralardan tashkil topgan boʻlsa. Eng qabul qilingan gipotezalardan biri qora modda WIMPlar (ingliz tilida 'weakly interacting massive particle' qisqartmasi) tomonidan hosil qilingan deb taxmin qiladi.
Bu nazariy zarralar juda ogʻir boʻlishi kerak – proton massasidan kamida yuz barobar ogʻir – ammo ular faqat tortish kuchi va Koinotning fundamental kuchlaridan biri boʻlgan zaif yadroli kuch orqali oʻzaro aloqaga kirishishi mumkin. Elektromagnit nurlanish (yorugʻlik, radio toʻlqinlari, infraqizil va h.k.) bilan oʻzaro aloqasi yoʻqligi ularni joylashishni juda qiyin qiladi.
Biz qora moddani topdikmi?
AQShdagi Shotlandiya shtatidagi eski oltin konasida 1,5 kilometr chuqurlikda joylashgan LUX–ZEPLIN yoki LZ tajribasi WIMPlarni qidirishdagi asosiy vositadir. Ushbu murakkab qurilma 30 dan ortiq tadqiqot institutlari ishtirokida amalga oshirilayotgan xalqaro hamkorlik bilan saqlanadi.
LZ yuz tonna toza va suyuq xenonni oʻz ichiga olgan gigantik rezervuar bilan ishlaydi. Bu nobilik gazini -108 °C haroratda suyuqlikka aylanadi. LZ ning asosiy gʻoyasi oddiy: agar WIMPlar Yerda mavjud boʻlsa, ulardan biri oxir-oqibat tankdagi xenon atomi bilan toʻqnashib, oʻlchanadigan energiya signalini hosil qiladi.
2021 yildan beri tajriba WIMPning eng keng tarqalgan nazariy modeliga mos keladigan signallarni kuzatib bormoqda, bunda zarra sekin harakatlanadi va xenon yadrosiga urilishi past energiya signalini beradi. Dastlab, qidiruv muvaffaqiyatga erishmadi. Yaqinda olimlar tahlilni boshqa, yanada murakkab nazariyalar tomonidan bashorat qilingan, yuqori energiya signallarini keltirib chiqaradigan WIMP modellari bilan mos keladigan signallarni kiritish orqali kengaytirdilar.
Aynan shu kontekstda anomaliya hodisasi qayd etildi. 2023-yil 16-iyunda LZ tankida sezilarli energiya signali paydo boʻldi, uning manbasini olimlar aniqlay olmadilar. Bir imkoniyat shundaki, bu hodisa standart modelda bashorat qilinganidan farqli, yanada ogʻir va energiyali boʻlgan alohida WIMP tufayli yuzaga kelgan boʻlishi mumkin, bu esa yanada murakkab fizik nazariyalarga mos keladi, ammo noodatiy ravishda eng mashhur modelga mos kelmaydi.
Biroq, rasmiy tasdiqlash yoʻq; tadqiqotchilar signal kontaminatsiya yoki fon shovqini natijasi boʻlishi mumkinligidan qoʻrqishmoqda. Jamoa boshqa imkoniyatlarni hisoblash uchun oylarni sarfladi va aniq tushuntirish topmadi, hodisa faqat statistik fluktuatsiya yoki fon shovqini ekanligi ehtimoli atigi 0,5% deb baholadi. Topilmalar sentabr boshidagi Yaponiya konferensiyasida taqdim etildi va maqola tengdoshlar tomonidan koʻrib chiqilishi kutib, oldindan nashr etildi. Jamoa ushbu tadqiqotni Physical Review Letters jurnaliga topshirishni rejalashtirmoqda.
AQShdagi Brown universiteti fizika professori va tajriba rahbari Rick Gaitskell shunday taʼkidladi: «Faqat bitta hodisa bilan biz shoshilmaslikni istaymiz. Biz qora modda aniqlanganligini daʼvo qilmayapmiz. Biroq, biz ilmiy hamjamiyat bilan bahslashimiz uchun qiziqarli narsani kuzatdik».
Ilmiy hamjamiyat tarixiy shubhalilik tufayli hayajonlangan, ammo ehtiyotkorlik bilan yondashmoqda, chunki avvalgi qora modda aniqlanishi haqidagi daʼvolar hisobiy xatoliklar yoki aralashuvlar ekanligi maʼlum boʻlgan. Ijobiy istiqbol shundaki, agar maʼlumot haqiqatan ham qora moddadan kelib chiqqan boʻlsa, u takrorlanishi kerak. Olimlar LZ tomonidan toʻplangan maʼlumotlarning faqat kichik qismini ishlatishdi, u yillar davomida faoliyat yuritadi. Bundan tashqari, Xitoyda qurilayotgan va dunyodagi eng kuchli WIMP detektori boʻlishi vaʼda qilinayotgan PandaX-xT kabi boshqa global loyihalar mavjud.