XENON1T-koelaiteisto on vuosina 2016–2018 havainnut hiukkastörmäyksistä syntyviä jälkiä enemmän kuin tunnetun fysiikan pohjalta voisi odottaa.

Nykyteorioiden perusteella törmäyksiä olisi pitänyt tapahtua vain 232 kertaa, mutta niitä huomattiin 53 kappaletta enemmän.

"Teoreettiset fyysikot ovat ennustaneet, että tietynlainen 'uusi fysiikka' voisi tuottaa tällaisen ylimäärän törmäyksiä", kertoo Tommi Tenkanen Johns Hopkinsin yliopistosta Yhdysvalloista.

Mittausaineistoa analysoineen tutkimusryhmän mukaan Auringossa syntyneet aksioni-nimiset hiukkaset selittävät havaitun signaalin kaikkein parhaiten. 

Aksionit ovat hyvin keveitä mutteivät täysin massattomia hiukkasia. Niiden mahdollinen olemassaolo on ennustettu jo vuosikymmeniä sitten.

"Mikäli XENON1T:n havainto paljastuu oikeaksi, tämä voi olla ensimmäinen havainto aksioneista eli samalla myös hiukkasfysiikan standardimallin ulkopuolisesta, aiemmin tuntemattomasta fysiikasta", iloitsee Tenkanen.

"Tämä olisi erittäin jännittävää ottaen huomioon, että aksioneja on pitkään pidetty parhaana kandidaattina standardimallin ulkopuolisesta fysiikasta. Ne voisivat jopa selittää toistaiseksi tuntemattoman pimeän aineen."

Lisäksi aksionit saattaisivat antaa selityksen myös sille, miksi maailmankaikkeuden alussa syntyi enemmän materiaa kuin antimateriaa.

Nyt saatu tulos vaatii kuitenkin lisää mittauksia varmistuakseen. On myös mahdollista, että toistaiseksi tunnistamaton signaali on peräisin vedyn raskaasta muodosta.

"Nähtäväksi jää, mikä selitys havaitulle hiukkastörmäysten ylimäärälle on oikea. Joka tapauksessa uusi signaali on jännittävä piristysruiske uuden fysiikan etsijöille ja varmasti tuottaa paljon aktiivista tutkimusta tulevina kuukausina", Tenkanen uskoo.

Aiheesta lisää Tähdet ja avaruus -lehdessä 4/2020.