لماذا قد يفسر ارتداد واحد في الكاشف المادة المظلمة وكتلة النيوترينو؟
في مختبر تحت الأرض في داكوتا الجنوبية، يوجد خزان يحتوي على عشرة أطنان من الزينون السائل، ينتظر مرور جسيم من المادة المظلمة عبره. خلال 60 يومًا من المراقبة، سجّل الكاشف ارتدادًا نوويًا واحدًا فقط بطاقة 248 كيلو إلكترون فولت. كانت هذه الضربة قوية جدًا بحيث لا يمكن تفسيرها بالخلفية المعتادة، لذلك يبحث العلماء عن تفسير.
يقترح نموذج جديد النظر إلى الحدث على أنه قفزة للمادة المظلمة إلى الدرجة الأعلى من السلم. يتكون السلم من جسيمين شبه متطابقين مع فرق ضئيل في الكتلة. عندما يصطدم الجسيم الأخف بنواة الزينون، ينتقل إلى حالة أثقل، مُطلقًا الطاقة إلى النواة. هذا الانتقال هو ما يفسر الارتداد المسجل. التشتت المرن محظور لأن الجسيم مطابق لضديده، لذلك يبقى فقط القناة غير المرنة.
الأكثر إثارة للاهتمام هو أن السلم مبني بنفس الآلية التي تعطي كتلة للنيوترينو. في النموذج يظهر ثلاثي عددي (scalar triplet) وهو ثلاثة حقول مرتبطة بتماثل داخلي. هذا الثلاثي يشطر الحالات الشبه-ديراكية (pseudo-Dirac) ويولّد في الوقت نفسه كتلًا صغيرة للنيوترينوات. وبذلك، تكون نفس الآلية مسؤولة عن سلوك المادة المظلمة وعن كتل النيوترينوات. التجارب المستقبلية مثل DARWIN ستكون قادرة على اختبار هذه الفكرة.
طاقة الارتدادة البالغة 248 كيلو إلكترون فولت أكبر بنحو 50 مرة من الطاقات الحرارية النموذجية عند درجة حرارة الغرفة، لكنها بالنسبة لنواة الزينون لا تزال ضربة ضعيفة جدًا: سرعة النواة بعد الاصطدام ستكون حوالي 0.1% فقط من سرعة الضوء.
فكرة المادة المظلمة المنقسمة إلى حالتين شبه متدهورتين تذكرنا بمفهوم "التوائم المظلمة" في روايات جريج إيغان، حيث تمتلك المادة غير المرئية بنية معقدة خاصة بها تؤثر على المادة المرئية عبر تفاعلات نادرة.