விஞ்ஞானிகளால் இன்னும் விளக்க முடியாத ஒரு விசித்திரமான சமிக்ஞையை ஒரு இருண்ட பொருள் கண்டறிதல் கண்டுபிடிக்கிறது

LUX-ZEPLIN (LZ) பரிசோதனையின் புதிய பகுப்பாய்வு இப்போது ஒரு சுவாரஸ்யமான உண்மையை வெளிப்படுத்தியுள்ளது. ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒரு துகள் தொடர்புகளை பதிவு செய்தனர், இது சாதாரண பொருளால் உருவாக்கப்பட்ட அறியப்பட்ட பின்னணி சமிக்ஞைகளைப் பயன்படுத்தி விளக்குவது கடினம்.

கண்டுபிடிப்பு ஒரு கண்டுபிடிப்பாக தகுதி பெறும் அளவுக்கு புள்ளியியல் ரீதியாக வலுவாக இல்லை. இருப்பினும், LZ இதுவரை தெரிவித்தவற்றில் மிகவும் சுவாரசியமான சாத்தியமான இருண்ட பொருள் சமிக்ஞை இது என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் கூறுகின்றனர்.

நிலத்தடியில் சுமார் ஒரு மைல் தூரத்தில் ஒரு ராட்சத டிடெக்டர்

LZ என்பது 39 நிறுவனங்களைச் சேர்ந்த 250 விஞ்ஞானிகள் மற்றும் பொறியாளர்களை உள்ளடக்கிய ஒரு சர்வதேச திட்டமாகும். இந்த சோதனையானது அமெரிக்க எரிசக்தி துறையின் லாரன்ஸ் பெர்க்லி தேசிய ஆய்வகத்தால் (பெர்க்லி ஆய்வகம்) நடத்தப்படுகிறது மற்றும் தெற்கு டகோட்டாவில் உள்ள சான்ஃபோர்ட் சப்சர்ஃபேஸ் ரிசர்ச் ஃபெசிலிட்டியில் (SURF) சுமார் ஒரு மைல் நிலத்தடியில் செயல்படுகிறது.

டிடெக்டரின் மையத்தில் 10 டன் மிகவும் சுத்தமான திரவ செனான் உள்ளது. கருவி முதன்மையாக WIMP களைத் தேட வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது, அல்லது பலவீனமாக ஊடாடும் பாரிய துகள்கள், இருண்ட விஷயத்தை விளக்க முன்மொழியப்பட்ட முன்னணி வேட்பாளர்களில் ஒருவர்.

புதிய முடிவுகள் ஜப்பானில் 2026 TeV துகள் வானியற்பியல் மாநாட்டில் ஒரு அறிவியல் உரையில் வழங்கப்பட்டன. கட்டுரையும் வெளியிடப்பட்டு arXiv க்கு சமர்ப்பிக்கப்படும் உடல் மதிப்பாய்வு கடிதங்கள்.

“இந்த நிகழ்வை தரவுகளில் காண நாங்கள் மிகவும் ஆர்வமாக உள்ளோம், ஒரு பிராந்தியத்தில் இருண்ட பொருள் தோன்றும் மற்றும் போட்டியிடும் பின்னணிகள் மிகக் குறைவு” என்று பிரவுன் பல்கலைக்கழக பேராசிரியரும் LZ செய்தித் தொடர்பாளருமான ரிக் கெய்ட்ஸ்கெல் கூறினார். “ஒரே ஒரு நிகழ்வின் மூலம், நாங்கள் நம்மை விட முன்னேற விரும்பவில்லை. இருண்ட பொருளைப் பார்த்ததாக நாங்கள் கூறவில்லை. ஆனால் அறிவியல் சமூகத்தின் உள்ளீட்டிற்காக நாங்கள் பகிர்ந்து கொள்ள விரும்பும் சுவாரஸ்யமான ஒன்றை நாங்கள் பார்த்தோம்.”

ஒரு புதிய தகவலைத் தேடுங்கள்

LZ ஒத்துழைப்பு அதன் சோதனை முடிவுகளை குழுக்களாக ஆராய்கிறது. இந்த சமீபத்திய ஆய்வுக்காக, விஞ்ஞானிகள் மார்ச் 2023 மற்றும் ஏப்ரல் 2024 க்கு இடையில் சேகரிக்கப்பட்ட 220 நேரடி கண்காணிப்பு நாட்களை ஆய்வு செய்தனர்.

WIMP இடைவினைகளின் எளிமையான வடிவங்களுடன் தொடர்புடைய மிகவும் பலவீனமான கையொப்பங்களுக்கான அதே தரவுத் தொகுப்பை ஆராய்ச்சியாளர்கள் முன்பு தேடினர். இந்த நேரத்தில், அவர்கள் பரந்த அளவிலான சாத்தியமான WIMP செயல்களைச் சேர்க்க தேடலை விரிவுபடுத்தினர், அவை டிடெக்டருக்குள் அதிக அளவு ஆற்றலை வைக்கும் திறன் கொண்டவை.

LZ இத்தகைய நிகழ்வுகளுக்கு குறிப்பாக உணர்திறன் கொண்டது, அதே நேரத்தில் அதன் வடிவமைப்பு விஞ்ஞானிகளுக்கு சாதாரண துகள் தொடர்புகளை இருண்ட பொருளாக தவறாகக் கருதும் வாய்ப்பைக் குறைக்க உதவுகிறது.

“இந்த தரவுத் தொகுப்பிற்குள் நாங்கள் ஆராயாத ஒரு பகுதியில் இது ஒரு விரிவான ஆய்வாகும், மேலும் பின்னணி நிகழ்வுகளின் சாத்தியமான அனைத்து காரணங்களையும் புரிந்து கொள்ள நாங்கள் பல மாதங்கள் கூடுதல் முயற்சியைச் செய்தோம்” என்று இங்கிலாந்தில் உள்ள பிரிஸ்டல் பல்கலைக்கழகத்தின் மூத்த ஆராய்ச்சி சக மற்றும் ஆய்வின் முதன்மை ஆசிரியரான சாம் எரிக்சன் கூறினார். “டிடெக்டரையும் எங்களின் பின்னணியையும் நாங்கள் நன்றாகப் புரிந்துகொள்கிறோம். நாங்கள் கண்டறிந்ததைப் போன்ற ஒரு சிறப்பான நிகழ்வு கூட குறிப்பிடத்தக்கதாக இருக்கும். டார்க் மேட்டர் நிகழ்வுகள் மிகவும் அரிதாக இருக்கும் என்று நாங்கள் எதிர்பார்க்கிறோம், எனவே சில மட்டுமே WIMP டார்க் மேட்டரின் முதல் கண்டறிதலைக் குறிக்கும்.”

என்ன ஒரு மர்மமான நிகழ்வு அர்த்தம்

இருண்ட பொருள் உண்மையில் அசாதாரண சமிக்ஞையை உருவாக்கினால், WIMP பொறுப்பானது குறைந்தபட்சம் 200 GeV/s2 (ஜிகா எலக்ட்ரான்வோல்ட்) நிறை கொண்டிருக்கும். இதன் பொருள் இது ஒரு புரோட்டானை விட 200 மடங்கு பெரியது.

இத்தகைய முடிவு WIMP களுக்கும் சாதாரண விஷயத்திற்கும் இடையேயான ஒரு குறிப்பிட்ட வகை தொடர்புகளை சுட்டிக்காட்டுகிறது, இது பொதுவாக இருண்ட பொருளுக்கான தேடலில் கருதப்படும் எளிய மாதிரிகளுக்கு அப்பாற்பட்டது.

விஞ்ஞானிகள் எச்சரிக்கையாக இருப்பதற்கு நல்ல காரணம் இருக்கிறது. துகள் இயற்பியலுக்கு பொதுவாக “5-சிக்மா” புள்ளியியல் முக்கியத்துவத்தை அடையும் முடிவு தேவைப்படுகிறது, அது ஒரு கண்டுபிடிப்பாகக் கருதப்படும். புதிய LZ கண்டுபிடிப்புகள் தற்போது 2.6 சிக்மாவில் உள்ளன.

ஆராய்ச்சியாளர்களின் கூற்றுப்படி, அறியப்பட்ட பின்னணி ஆதாரங்களால் அசாதாரண நிகழ்வு ஏற்பட்டதற்கான 0.5% வாய்ப்பு உள்ளது.

மேலும் அவதானிப்புகள் முக்கியமானதாக இருக்கும். LZ கூடுதல் தரவைச் சேகரிக்கும் போது, ​​நிகழ்வின் புள்ளியியல் முக்கியத்துவம் அதிகரிக்கிறதா அல்லது புலப்படும் சமிக்ஞை இறுதியில் மங்குகிறதா என்பதை விஞ்ஞானிகள் பார்க்க முடியும்.

டார்க் மேட்டர் தேடலுக்கான உலகின் மிகப்பெரிய தரவுத் தொகுப்பை LZ ஏற்கனவே சேகரித்துள்ளது, மேலும் SURF இல் WIMP தரவைத் தொடர்ந்து சேகரிக்கும், இது எதிர்காலத்தில் ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு இன்னும் வலுவான புள்ளிவிவரங்களை வழங்கும்.

பின்னணி இரைச்சலில் இருந்து இருண்ட பொருளை LZ எவ்வாறு பிரிக்கிறது

துகள்கள் டிடெக்டருக்குள் ஆற்றலைச் செலுத்தும்போது ஏற்படும் ஒளியின் சிறப்பியல்பு பளபளப்பைக் கவனிப்பதன் மூலம் சோதனையானது இருண்ட பொருளைக் கண்டறிகிறது.

பிரச்சனை என்னவென்றால், சாதாரண பொருளும் துகள் தொடர்புகளை ஏற்படுத்தும். எனவே, இந்த பின்னணி நிகழ்வுகளைக் கண்டறியவும், இருண்ட பொருளுடன் குழப்பத்தைத் தவிர்க்கவும் LZ பல அடுக்கு பாதுகாப்பு மற்றும் பகுப்பாய்வுகளைப் பயன்படுத்துகிறது.

அதன் நிலத்தடி இடம் முதல் பாதுகாப்புகளில் ஒன்றை வழங்குகிறது. சோதனைக்கு மேலே ஒரு மைல் பாறை விண்வெளியில் இருந்து வரும் பெரும்பாலான காஸ்மிக் கதிர்களைத் தடுக்கிறது. சுற்றியுள்ள நீர் தொட்டி மற்றும் கூடுதல் வெளிப்புற கண்டறிதல் கருவிகள் பின்னணி நியூட்ரான்களிலிருந்து சென்ட்ரல் டிடெக்டரை பாதுகாக்க உதவுகின்றன.

பல்வேறு வகையான துகள் இடைவினைகளை வேறுபடுத்தி, இருண்ட பொருளின் கையொப்பங்களைப் பிரதிபலிக்கும் நிகழ்வுகளை நிராகரிக்க ஆராய்ச்சியாளர்கள் அதிநவீன கணக்கீட்டு நுட்பங்களையும் பயன்படுத்துகின்றனர்.

அசாதாரண நிகழ்வு குறிப்பாக கவனத்தை ஈர்த்துள்ளது, ஏனெனில் இது ஒரு வெளிநாட்டவரை விசாரிக்கும் போது விஞ்ஞானிகள் பொதுவாக எதிர்கொள்ளும் வகையான சிக்கல்களை இன்னும் வெளிப்படுத்தவில்லை.

“தரவில் உள்ள எதிர்பாராத நிகழ்வுகள் எதிர்பாராதவை அல்ல, ஆனால் நீங்கள் அவற்றை இன்னும் நெருக்கமாகப் பார்க்கும்போது அவை பின்னணியில் நிற்கின்றன” என்று பெர்க்லி ஆய்வகத்தின் இயற்பியலாளரும் LZ நிறுவன வாரியத்தின் தலைவருமான ஆரோன் மனலசாய் கூறினார். “இது நான் செய்த சோதனையின் முதல் மாதிரி, இது எல்லா வகையிலும் சரியாகத் தெரிகிறது. நிச்சயமாக, நாம் தவறவிட்ட ஒரு அரிய பின்னணி பொறிமுறை இருக்கிறதா என்று சிந்திக்க இன்னும் மூளையைத் தூண்டுகிறோம், ஆனால் இது இருண்ட பொருளின் முதல் குறிப்பைக் கவனிக்க முடியுமா என்பது உற்சாகமாக இருக்கிறது.”

இப்போது, ​​விவரிக்கப்படாத ஒரு நிகழ்வு மட்டும் டார்க் மேட்டர் இறுதியாக கண்டுபிடிக்கப்பட்டது என்று கூறுவதற்கு போதாது. ஆனால் இருண்ட பொருள் எதிர்பார்க்கப்படக்கூடிய ஒரு பகுதியில் இந்த சமிக்ஞை கண்டுபிடிக்கப்பட்டு விரிவான சோதனைக்கு உட்பட்டுள்ளதால், சோதனையானது தரவுகளை சேகரிப்பதைத் தொடர்வதால், இது உன்னிப்பாகக் கவனிக்கப்பட வேண்டும் என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் நம்புகின்றனர்.

டார்க் மேட்டர் தேடலுக்கான சர்வதேச ஆதரவு

LZ ஆனது அமெரிக்க ஆற்றல் துறை, அறிவியல் அலுவலகம், உயர் ஆற்றல் மற்றும் அணு இயற்பியல் அலுவலகம் மற்றும் DOE அறிவியல் அலுவலகத்தின் செயல்பாட்டு வசதியான தேசிய ஆற்றல் அறிவியல் ஆராய்ச்சி கணினி மையம் ஆகியவற்றால் ஆதரிக்கப்படுகிறது.

கூடுதல் ஆதரவு UK அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப வசதிகள் கவுன்சிலில் இருந்து வருகிறது; போர்த்துகீசிய அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப நிதியம்; சுவிஸ் தேசிய அறிவியல் அறக்கட்டளை; டார்க் மேட்டர் துகள் இயற்பியலுக்கான ஆஸ்திரேலிய ஆராய்ச்சி மையம்; மற்றும் அடிப்படை அறிவியல் நிறுவனம், கொரியா.

39 உயர் கல்வி மற்றும் மேம்பட்ட ஆராய்ச்சி நிறுவனங்கள் LZ ஐ ஆதரிக்கின்றன. LZ ஒத்துழைப்பு சான்ஃபோர்ட் அண்டர்கிரவுண்ட் சர்வேயின் உதவியையும் ஒப்புக்கொள்கிறது.