В баке с тремя тоннами жидкого ксенона, спрятанном глубоко под землёй, однажды что-то шевельнулось. Не сам ксенон, а одно из его атомных ядер: оно получило толчок с энергией 248 тысяч электронвольт и отскочило, как бильярдный шар, в который попал невидимый шар. Детектор LUX-ZEPLIN, сокращённо LZ, записал этот толчок, и с тех пор физики ломают голову: кто же был тем невидимым игроком?
Следы не сходятся ни с одним из известных фоновых процессов — ни с космическими лучами, ни с радиоактивностью материалов. Тогда группа теоретиков предложила кандидата: частицу по имени хиггсино. В теории суперсимметрии у каждой известной частицы есть более тяжёлый партнёр, и хиггсино — партнёр бозона Хиггса. Эта частица невидима, почти не взаимодействует с обычным веществом, но изредка может задеть атомное ядро и заставить его отскочить.
Чтобы такой толчок произошёл, хиггсино должно обладать нужной массой и особой внутренней настройкой. Расчёты показывают: если масса хиггсино около 1 ТэВ (это примерно в тысячу раз тяжелее протона), а разница энергий между двумя его состояниями составляет 350 кэВ, то сила взаимодействия с ядром точно попадает в коридор значений, который LZ вывел из наблюдений. Иными словами, хиггсино с такими параметрами могло бы оставить именно тот след, который увидели в детекторе.
Правда, есть нюанс. Более точный расчёт массы хиггсино, исходя из того, сколько тёмной материи осталось во Вселенной с момента Большого взрыва, даёт около 1,1 ТэВ. С такой массой предсказание хиггсино оказывается чуть ниже нижней границы коридора LZ. Авторы признают: их оценка не учитывает, как меняется форма спектра отдачи, и для окончательного вывода нужен полный анализ данных. Если чуть увеличить расщепление масс, предсказание снова попадает в коридор. Пока это не открытие, а заманчивая зацепка.
Невидимый гость оставил отпечаток, но опознание ещё не завершено. Одно событие — слишком слабый сигнал, чтобы уверенно сказать: это хиггсино. Нужно больше данных, больше толчков в ксеноне, чтобы отличить редкую случайность от закономерности. Если же след подтвердится, это будет первый прямой намёк на суперсимметрию и одновременно определит массу тёмной материи. А пока детектор продолжает вслушиваться в темноту, ожидая нового стука.
Энергия события 248 кэВ примерно в миллион раз меньше энергии, которую несут протоны в Большом адронном коллайдере, но именно такие низкоэнергетические отдачи ядер могут выдать присутствие тяжёлых частиц тёмной материи.