मार्च 28, 2024 (नानावरक न्यूज़) अपनी खोज के बाद से, कई दशकों से दुनिया भर में कई अति-संवेदनशील कण डिटेक्टर प्रयोगों के लॉन्च के बावजूद, डार्क मैटर वैज्ञानिकों के लिए अदृश्य बना हुआ है। अब, ऊर्जा विभाग (डीओई) एसएलएसी राष्ट्रीय त्वरक प्रयोगशाला के भौतिक विज्ञानी क्वांटम उपकरणों का उपयोग करके डार्क मैटर को देखने का एक नया तरीका प्रस्तावित कर रहे हैं, जिसे शोधकर्ताओं द्वारा थर्मलाइज्ड डार्क मैटर कहे जाने वाले पदार्थ का पता लगाने के लिए स्वाभाविक रूप से ट्यून किया जा सकता है।
(बाएं) नया डार्क मैटर डिटेक्शन प्रस्ताव एक डिटेक्टर में नाभिक और कम ऊर्जा वाले डार्क मैटर के बीच लगातार बातचीत की तलाश करता है जो पृथ्वी और उसके आसपास मौजूद हो सकता है। (दाएं) एक पारंपरिक प्रत्यक्ष पता लगाने वाला प्रयोग काले पदार्थ के बिखरने से कभी-कभार होने वाली पुनरावृत्ति का पता लगाता है। (छवि: अनिर्बान दास, नूह कुरिंस्की और रेबेका लीन) एसएलएसी भौतिक विज्ञानी रेबेका लीन ने कहा, अधिकांश डार्क मैटर प्रयोग गैलेक्टिक डार्क मैटर की खोज करते हैं, जो अंतरिक्ष से सीधे पृथ्वी पर रॉकेट करता है, लेकिन एक अन्य प्रकार वर्षों से पृथ्वी के चारों ओर लटका हुआ हो सकता है। नए अध्ययन पर एक लेखक (फिजिकल रिव्यू लेटर्स, "क्वांटम उपकरणों में डार्क मैटर प्रेरित शक्ति").
लीन ने कहा, "डार्क मैटर पृथ्वी में चला जाता है, बहुत अधिक उछलता है, और अंततः पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में फंस जाता है," वैज्ञानिक इसे एक संतुलन में लाते हैं जिसे वैज्ञानिक थर्मलाइज्ड कहते हैं। समय के साथ, यह थर्मलाइज्ड डार्क मैटर कुछ ढीले, गैलेक्टिक कणों की तुलना में अधिक घनत्व तक निर्मित हो जाता है, जिसका अर्थ है कि इसके डिटेक्टर से टकराने की अधिक संभावना हो सकती है। दुर्भाग्य से, थर्मलाइज्ड डार्क मैटर गैलेक्टिक डार्क मैटर की तुलना में बहुत धीमी गति से चलता है, जिसका अर्थ है कि यह गैलेक्टिक डार्क मैटर की तुलना में बहुत कम ऊर्जा प्रदान करेगा - पारंपरिक डिटेक्टरों के देखने के लिए बहुत कम।
इसे ध्यान में रखते हुए, लीन और एसएलएसी पोस्टडॉक्टरल फेलो अनिर्बान दास एसएलएसी के एक स्टाफ वैज्ञानिक और क्वांटम सेंसर के साथ डार्क मैटर का पता लगाने पर केंद्रित एक नई प्रयोगशाला के नेता नूह कुरिंस्की के पास पहुंचे, जो एक पहेली के बारे में सोच रहे थे: यहां तक कि जब सुपरकंडक्टर्स होते हैं पूर्ण शून्य तक ठंडा किया जाता है, सिस्टम से सारी ऊर्जा हटा दी जाती है और एक स्थिर क्वांटम स्थिति बनाई जाती है, किसी तरह ऊर्जा पुनः प्रवेश करती है और क्वांटम स्थिति को बाधित करती है।
कुरिंक्सी ने कहा, आमतौर पर वैज्ञानिक मानते हैं कि ऐसा अपूर्ण शीतलन प्रणाली या पर्यावरण में गर्मी के किसी स्रोत के कारण होता है। लेकिन एक और कारण भी हो सकता है, उन्होंने कहा: "क्या होगा यदि हमारे पास वास्तव में एक पूरी तरह से ठंडा सिस्टम है, और इसका कारण यह है कि हम इसे प्रभावी ढंग से ठंडा नहीं कर सकते क्योंकि यह लगातार काले पदार्थ द्वारा बमबारी कर रहा है?" दास, कुरिंस्की और लीन ने सोचा कि क्या सुपरकंडक्टिंग क्वांटम उपकरणों को थर्मलाइज्ड डार्क मैटर डिटेक्टरों के रूप में फिर से डिजाइन किया जा सकता है। उनकी गणना के अनुसार, क्वांटम सेंसर को सक्रिय करने के लिए आवश्यक न्यूनतम ऊर्जा इतनी कम है - एक इलेक्ट्रॉन वोल्ट का लगभग एक हजारवां हिस्सा - ताकि यह कम ऊर्जा वाले गैलेक्टिक डार्क मैटर के साथ-साथ पृथ्वी के चारों ओर लटके थर्मलाइज्ड डार्क मैटर कणों का पता लगा सके।
बेशक, इसका मतलब यह नहीं है कि बाधित क्वांटम उपकरणों के लिए डार्क मैटर जिम्मेदार है - केवल यह संभव है। लीन और कुरिंस्की ने कहा, अगला कदम यह पता लगाना है कि क्या और कैसे वे संवेदनशील क्वांटम उपकरणों को डार्क मैटर डिटेक्टरों में बदल सकते हैं।
इसके साथ, विचार करने योग्य कुछ बातें हैं। शुरुआत के लिए, शायद डिवाइस बनाने के लिए कोई बेहतर सामग्री हो। लीन ने कहा, "हम शुरुआत के लिए एल्युमीनियम पर विचार कर रहे थे, और ऐसा सिर्फ इसलिए कि यह शायद अब तक डिटेक्टरों के लिए इस्तेमाल की गई सबसे अच्छी विशेषता वाली सामग्री है।" "लेकिन यह पता चल सकता है कि जिस प्रकार की व्यापक रेंज हम देख रहे हैं, और जिस प्रकार के डिटेक्टर का हम उपयोग करना चाहते हैं, उसके लिए शायद एक बेहतर सामग्री है।" लीन ने कहा, ऐसी भी संभावना है कि थर्मलाइज्ड डार्क मैटर क्वांटम डिवाइस के साथ इंटरैक्ट नहीं करेगा, उसी तरह जिस तरह से गैलेक्टिक डार्क मैटर के सीधे पता लगाने वाले डिवाइस के साथ इंटरैक्ट करने का संदेह है। "इस अध्ययन में, हम केवल डार्क मैटर के अंदर आने और डिटेक्टर से सीधे उछलने के एक साधारण मामले के बारे में सोच रहे थे, लेकिन यह कई अन्य चीजें भी कर सकता है।" उदाहरण के लिए, अन्य कण डार्क मैटर के साथ परस्पर क्रिया कर सकते हैं जो डिटेक्टर में कणों के वितरण के तरीके को बदल देता है।
"यह एसएलएसी में होने के बारे में महान चीजों में से एक है," लीन कहते हैं।
(बाएं) नया डार्क मैटर डिटेक्शन प्रस्ताव एक डिटेक्टर में नाभिक और कम ऊर्जा वाले डार्क मैटर के बीच लगातार बातचीत की तलाश करता है जो पृथ्वी और उसके आसपास मौजूद हो सकता है। (दाएं) एक पारंपरिक प्रत्यक्ष पता लगाने वाला प्रयोग काले पदार्थ के बिखरने से कभी-कभार होने वाली पुनरावृत्ति का पता लगाता है। (छवि: अनिर्बान दास, नूह कुरिंस्की और रेबेका लीन) एसएलएसी भौतिक विज्ञानी रेबेका लीन ने कहा, अधिकांश डार्क मैटर प्रयोग गैलेक्टिक डार्क मैटर की खोज करते हैं, जो अंतरिक्ष से सीधे पृथ्वी पर रॉकेट करता है, लेकिन एक अन्य प्रकार वर्षों से पृथ्वी के चारों ओर लटका हुआ हो सकता है। नए अध्ययन पर एक लेखक (फिजिकल रिव्यू लेटर्स, "क्वांटम उपकरणों में डार्क मैटर प्रेरित शक्ति").
लीन ने कहा, "डार्क मैटर पृथ्वी में चला जाता है, बहुत अधिक उछलता है, और अंततः पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में फंस जाता है," वैज्ञानिक इसे एक संतुलन में लाते हैं जिसे वैज्ञानिक थर्मलाइज्ड कहते हैं। समय के साथ, यह थर्मलाइज्ड डार्क मैटर कुछ ढीले, गैलेक्टिक कणों की तुलना में अधिक घनत्व तक निर्मित हो जाता है, जिसका अर्थ है कि इसके डिटेक्टर से टकराने की अधिक संभावना हो सकती है। दुर्भाग्य से, थर्मलाइज्ड डार्क मैटर गैलेक्टिक डार्क मैटर की तुलना में बहुत धीमी गति से चलता है, जिसका अर्थ है कि यह गैलेक्टिक डार्क मैटर की तुलना में बहुत कम ऊर्जा प्रदान करेगा - पारंपरिक डिटेक्टरों के देखने के लिए बहुत कम।
इसे ध्यान में रखते हुए, लीन और एसएलएसी पोस्टडॉक्टरल फेलो अनिर्बान दास एसएलएसी के एक स्टाफ वैज्ञानिक और क्वांटम सेंसर के साथ डार्क मैटर का पता लगाने पर केंद्रित एक नई प्रयोगशाला के नेता नूह कुरिंस्की के पास पहुंचे, जो एक पहेली के बारे में सोच रहे थे: यहां तक कि जब सुपरकंडक्टर्स होते हैं पूर्ण शून्य तक ठंडा किया जाता है, सिस्टम से सारी ऊर्जा हटा दी जाती है और एक स्थिर क्वांटम स्थिति बनाई जाती है, किसी तरह ऊर्जा पुनः प्रवेश करती है और क्वांटम स्थिति को बाधित करती है।
कुरिंक्सी ने कहा, आमतौर पर वैज्ञानिक मानते हैं कि ऐसा अपूर्ण शीतलन प्रणाली या पर्यावरण में गर्मी के किसी स्रोत के कारण होता है। लेकिन एक और कारण भी हो सकता है, उन्होंने कहा: "क्या होगा यदि हमारे पास वास्तव में एक पूरी तरह से ठंडा सिस्टम है, और इसका कारण यह है कि हम इसे प्रभावी ढंग से ठंडा नहीं कर सकते क्योंकि यह लगातार काले पदार्थ द्वारा बमबारी कर रहा है?" दास, कुरिंस्की और लीन ने सोचा कि क्या सुपरकंडक्टिंग क्वांटम उपकरणों को थर्मलाइज्ड डार्क मैटर डिटेक्टरों के रूप में फिर से डिजाइन किया जा सकता है। उनकी गणना के अनुसार, क्वांटम सेंसर को सक्रिय करने के लिए आवश्यक न्यूनतम ऊर्जा इतनी कम है - एक इलेक्ट्रॉन वोल्ट का लगभग एक हजारवां हिस्सा - ताकि यह कम ऊर्जा वाले गैलेक्टिक डार्क मैटर के साथ-साथ पृथ्वी के चारों ओर लटके थर्मलाइज्ड डार्क मैटर कणों का पता लगा सके।
बेशक, इसका मतलब यह नहीं है कि बाधित क्वांटम उपकरणों के लिए डार्क मैटर जिम्मेदार है - केवल यह संभव है। लीन और कुरिंस्की ने कहा, अगला कदम यह पता लगाना है कि क्या और कैसे वे संवेदनशील क्वांटम उपकरणों को डार्क मैटर डिटेक्टरों में बदल सकते हैं।
इसके साथ, विचार करने योग्य कुछ बातें हैं। शुरुआत के लिए, शायद डिवाइस बनाने के लिए कोई बेहतर सामग्री हो। लीन ने कहा, "हम शुरुआत के लिए एल्युमीनियम पर विचार कर रहे थे, और ऐसा सिर्फ इसलिए कि यह शायद अब तक डिटेक्टरों के लिए इस्तेमाल की गई सबसे अच्छी विशेषता वाली सामग्री है।" "लेकिन यह पता चल सकता है कि जिस प्रकार की व्यापक रेंज हम देख रहे हैं, और जिस प्रकार के डिटेक्टर का हम उपयोग करना चाहते हैं, उसके लिए शायद एक बेहतर सामग्री है।" लीन ने कहा, ऐसी भी संभावना है कि थर्मलाइज्ड डार्क मैटर क्वांटम डिवाइस के साथ इंटरैक्ट नहीं करेगा, उसी तरह जिस तरह से गैलेक्टिक डार्क मैटर के सीधे पता लगाने वाले डिवाइस के साथ इंटरैक्ट करने का संदेह है। "इस अध्ययन में, हम केवल डार्क मैटर के अंदर आने और डिटेक्टर से सीधे उछलने के एक साधारण मामले के बारे में सोच रहे थे, लेकिन यह कई अन्य चीजें भी कर सकता है।" उदाहरण के लिए, अन्य कण डार्क मैटर के साथ परस्पर क्रिया कर सकते हैं जो डिटेक्टर में कणों के वितरण के तरीके को बदल देता है।
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- स्रोत: https://www.nanowerk.com/news2/space/newsid=64933.php
