डार्क मैटर अणुओं के संकेतों को पकड़ने के लिए नए तरीकों का सुझाव

ऊर्जा विभाग के लॉरेंस बर्कले नेशनल लेबोरेटरी (बर्कले लैब) और यूएस बर्कले में शोधकर्ताओं द्वारा किए गए नए अध्ययन के अनुसार,  डार्क मैटर के अणुओं के संकेतों को पकड़ने के लिए ऐसे नये तरीकों का सुझाव दिया है जिनकी ऊर्जा नाभिक(केंद्र) द्वारा अवशोषित होती है.

कई तरीकों के बड़े प्रयोगों ने परमाणु नाभिक में प्रवेश करके डार्क मैटर के अणुओं की खोज की है. इस प्रक्रिया को प्रकीर्णन (बिखराव) कहा जाता है. यह इन अंतःक्रियाओं (इंटरैक्शन्स) में छोटी फ्लैशलाइट्स (संकेत प्रकाश) और सिग्नल के अन्य रूप उत्पन्न करता है.

डार्क मैटर(काला पदार्थ) डिटेक्टर (संसूचक) के ऐसे हर रूप को चुनौती देने में सक्षम रहा है, जिसे इसे खोजने के लिए बनाया गया है. यह स्पष्ट रूप से ज्ञात है कि डार्क मैटर ब्रह्मांड के कुल द्रव्यमान का 85 प्रतिशत बनाता है लेकिन यह किस चीज से बना है, यह अभी भी एक सवाल ही है.

नया अध्ययन क्या सुझाव देता है?

शोधकर्ताओं द्वारा किए गए इस अध्ययन में डार्क मैटर्स के संकेतों को पकड़ने के लिए नए तरीके सुझाए गए हैं. इसकी ऊर्जा नाभिक द्वारा अवशोषित होती है.

यह अवशोषण प्रक्रिया किसी प्रभावित परमाणु पर हमला (किक) कर सकती है जिससे इस प्रभावित परमाणु से एक हल्के और ऊर्जावान कण जैसेकि इलेक्ट्रॉन ​​के बाहर निकलने का कारण बन सकता है. यह अन्य प्रकार के सिग्नल भी उत्पन्न कर सकता है जोकि डार्क मैटर अणु की प्रकृति पर निर्भर करता है.

यह अध्ययन मुख्य रूप से उन मामलों पर केंद्रित है जहां एक न्यूट्रिनो या इलेक्ट्रॉन को बाहर निकाल दिया गया है क्योंकि डार्क मैटर का अणु एक परमाणु के नाभिक पर हमला करता है.

फिजिकल रिव्यू लेटर्स में प्रकाशित इस अध्ययन में यह प्रस्ताव दिया गया है कि डार्क मैटर सिग्नल के अवशोषण संबंधी प्रकारों की तलाश के लिए कुछ मौजूदा प्रयोग, जिनमें डार्क मैटर के अणुओं की खोज के साथ-साथ न्यूट्रिनो (कणिकाओं) से संबंधित प्रक्रिया भी शामिल है, उन्हें आगे भी बढ़ाया जा सकता है.

शोधकर्ताओं ने यह भी प्रस्ताव रखा कि अणु डिटेक्टर डाटा में हुई नई खोजें, जो पहले एकत्र की गई थीं, वे इन अनदेखे डार्क मैटर संकेतों को भी बदल सकते हैं. अध्ययन के प्रमुख लेखक जेफ ड्रोर ने कहा कि इस क्षेत्र में डार्क मैटर के लिए ज्ञात सु-प्रेरित प्रतिभागी (वेल-मोटीवेटेड कैंडिडेट्स) हैं जैसेकि कमजोर अंतःक्रियात्मक बड़े अणु (WIMP).

अन्य स्थान जहां डार्क मैटर के अणु छुपे हो सकते हैं और अणु संबंधी अन्य संभावनाएं:

शोधकर्ता अब ऐसे अन्य स्थानों के बारे में विचार कर रहे हैं, जहां डार्क मैटर के अणु अन्य अणु संभावनाओं के साथ छिपे हो सकते हैं, उदाहरण के लिए, स्टेराइल न्यूट्रिनो. इसे अणुओं के परिवार में भी शामिल किया जा सकता है, जिसे फ़र्मियन के रूप में जाना जाता है और जिसमें प्रोटॉन, न्यूट्रिनो और इलेक्ट्रॉन शामिल होते हैं.

शोधकर्ताओं ने यह भी उल्लिखित किया है कि नए संकेतों की सीमा डार्क मैटर की अणु संबंधी संभावनाओं के एक महासागर को हमारे सामने पेश कर सकती है. इसे अभी तक अनदेखे फ़र्मियन्स के तौर पर नामित किया जा सकता है जिसमें WIMP के लिए मानी जाने वाली विशिष्ट श्रेणी की तुलना में हल्का द्रव्यमान होता है.

इस अध्ययन के सुझाए गए प्रस्तावों का क्या मतलब था?

अध्ययन दल ने अवशोषण प्रक्रिया पर विचार किया था जिसे 'तटस्थ धारा' के रूप में जाना जाता है. दोनों अर्थात तटस्थ धारा और आवेश धारा प्रक्रियाओं के अध्ययन से सुझाए गए प्रस्तावों ने अस्पष्टीकृत पैरामीटर स्पेस के परिमाण क्रमों को खोल दिया. ये दोनों MeV में ऊर्जा संकेतों पर ध्यान केंद्रित करते हैं, जिसका अर्थ है लाखों इलेक्ट्रॉन वोल्ट.

विभिन्न प्रकार के डार्क मैटर संकेतों को खोजने के लिए किस प्रकार के प्रयोग अनुकूल हैं?

विशिष्ट WIMP खोजें अब अणु अंतः क्रियाओं (पार्टिकल इंटरैक्शन) के प्रति संवेदनशील हो गई हैं. उन शोधकर्ताओं के अनुसार, जिन्होंने अणु अंतः क्रियाओं का पता लगाया है, यह भविष्यवाणी आसानी से की जा सकती है कि किसी अणु के ऊर्जा स्पेक्ट्रम से क्या निकल रहा है या अगर यह एक ऐसा न्यूक्लियर है जिस पर प्रहार हो रहा है.

शोधकर्ताओं ने यह भी कहा कि ये अवशोषण संकेत संभवतः ऐसे अन्य प्रकार के संकेतों की तुलना में अधिक सामान्य हो सकते हैं, जिन्हें खोजने के लिए इन डार्क मैटर डिटेक्टरों को बनाया गया है.

कम पृष्ठभूमि शोर और उच्च संवेदनशीलता के साथ डिटेक्टर मटीरियल के बड़े पैमानों को शामिल करने वाले प्रयोग, डार्क मैटर संकेतों के विभिन्न रूपों के लिए विस्तारित खोज के लिए ज्यादा अनुकूल हैं.

शोधकर्ताओं ने ऐसे प्रतिभागी प्रयोगों की एक सूची भी पेश की है जिसमें ऐसा डाटा और खोज क्षमताएं हो सकती हैं जो लक्ष्य सिग्नल को खोजने में उपयोगी हो सकते हैं. इस सूची में LZ प्रीडेसेसर लक्स, CUORE, XENON1T, पांडा X- II, कैमलैंड-ज़ेन, XENON1T, सुपरकैमियोकैंड, डार्कसाइड-50, CDMS-II, और बोरेक्सिनो शामिल हैं.

शोधकर्ताओं की टीम मौजूदा डाटा का विश्लेषण करने के लिए प्रयोग सहयोगियों के साथ काम करने की उम्मीद कर रही है और यह भी पता लगाने के लिए कि क्या चल रहे प्रयोगों के खोज मापदंडों को अन्य संकेतों की खोज के लिए समायोजित किया जा सकता है.