Diep onder South Dakota is één botsing gemeten die natuurkundigen bezighoudt. Het LUX-ZEPLIN-experiment heeft een signaal gevonden dat moeilijk te verklaren is met de bekende achtergrondprocessen. Het zou kunnen passen bij een donkere-materiedeeltje. Maar een bevestigde ontdekking is het nog niet.

De nieuwe resultaten werden op 1 september 2026 gepresenteerd. Wat is er gemeten, en waarom kijken onderzoekers er met zoveel belangstelling én voorzichtigheid naar?

Een detector onder de grond

LUX-ZEPLIN, afgekort LZ, staat ongeveer anderhalve kilometer onder de grond bij de Sanford Underground Research Facility. Het experiment gebruikt tien ton zeer zuiver vloeibaar xenon. Een deeltje dat energie overdraagt aan het xenon kan meetbare lichtsignalen veroorzaken. De rots boven het laboratorium en aanvullende afscherming helpen storende deeltjes buiten te houden.

Onderzoekers bekeken 220 meetdagen uit maart 2023 tot april 2024 opnieuw, ditmaal met aandacht voor interacties die meer energie kunnen overdragen dan in de eenvoudigste WIMP-modellen. Daarbij bleef één opvallende gebeurtenis over. Bron: University of Bristol.

Wat is een WIMP?

Een WIMP is een hypothetisch zwaar deeltje dat maar zwak met gewone materie wisselwerkt. Het is een mogelijke bouwsteen van donkere materie. Als de LZ-gebeurtenis inderdaad door zo’n deeltje is veroorzaakt, wijzen de onderzochte modellen op een massa van minstens ongeveer 200 GeV/c²: ruim tweehonderd keer de protonmassa. Die uitleg is voorlopig en hangt af van het gekozen model.

De onderzoekers claimen zelf geen ontdekking. Ze willen dat andere wetenschappers kritisch meekijken en onderzoeken of een zeldzaam achtergrondproces over het hoofd is gezien. Bron: Berkeley Lab.

Hoe sterk is het signaal?

De samenwerking rapporteert een globale significantie van 2,6 sigma. Daarin is rekening gehouden met het feit dat verschillende modellen zijn onderzocht. De hoogste lokale waarde is 3,4 sigma, maar die geeft zonder deze correctie een te optimistisch beeld van het totale resultaat.

Bij 2,6 sigma hoort hier ongeveer 0,5 procent kans om onder het gebruikte achtergrondmodel een minstens zo afwijkend resultaat te krijgen. Dat is niet hetzelfde als 99,5 procent kans dat donkere materie is ontdekt. De berekening vergelijkt het resultaat met een model; zij sluit onbekende achtergrondprocessen niet uit. Voor een deeltjesontdekking wordt doorgaans 5 sigma verlangd, naast zorgvuldige controle van de meting. Bron: LZ-samenwerking.

Waarom dit toch bijzonder is

We onderzoeken donkere materie al via haar zwaartekrachteffecten, bijvoorbeeld met zwaartekrachtlenzen. Maar daarmee weten we nog niet uit welke deeltjes zij bestaat. Een bevestigde botsing in een detector zou toegang geven tot die andere, microscopische kant van het vraagstuk.

LZ blijft gegevens verzamelen. Nieuwe gebeurtenissen kunnen de aanwijzing versterken; aanvullende analyses kunnen ook een gewone verklaring opleveren. Voorlopig hebben we dus een interessante kandidaat, met een open vraag die alleen meer onderzoek kan beantwoorden.

Stand van zaken: 5 september 2026. Het onderzoek is als preprint beschikbaar en aangekondigd als inzending voor Physical Review Letters; dat is nog geen bevestiging door het peerreviewproces.