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क्या प्रसिद्ध डार्क मैटर के दावे का अंत नजर आ रहा है?


दुनिया के सबसे विवादास्पद डार्क मैटर दावे का ड्रामा अपने अंतिम दृश्य पर नहीं तो अपने अंतिम कार्य तक पहुंच गया होगा। 2 दशकों के लिए, DAMA नामक एक प्रयोग के साथ भौतिकविदों ने दावा किया है कि डार्क मैटर के कण-अनदेखी चीजें जिनका गुरुत्वाकर्षण हमारी आकाशगंगा को बांधता हुआ प्रतीत होता है- अपने भूमिगत कण डिटेक्टर में परमाणु नाभिक से टकरा रहे हैं, यहां तक ​​​​कि अन्य डार्क मैटर के शिकार खाली हो जाते हैं। अब, DAMA की नकल करने के लिए डिज़ाइन किए गए COSINE-100 नामक एक डिटेक्टर के साथ भौतिक विज्ञानी, निष्कर्षों का अभी तक का सबसे प्रत्यक्ष खंडन प्रस्तुत करते हैं। और 2020 में, सिद्धांतकारों ने एक ऐसे तरीके की पहचान की जिसमें टीम के विश्लेषण में अनजाने में DAMA संकेत उत्पन्न हो सकता था।

DAMA टीम दोनों दावों को खारिज करती है। रोम विश्वविद्यालय के भौतिक विज्ञानी और डीएएमए के नेता रीटा बर्नाबेई ने साक्षात्कार के लिए मना कर दिया। लेकिन उसने एक ईमेल में नई व्याख्या को खारिज कर दिया: “हमने पहले ही प्रदर्शित किया है कि वहां बताई गई धारणाएं अस्थिर हैं और निष्कर्ष बेकार हैं।”

माना जाता है कि आकाशगंगा काले पदार्थ के एक विशाल बादल के भीतर घूमती है, जिसमें काल्पनिक हो सकता है बड़े पैमाने पर कणों (डब्ल्यूआईएमपी) को कमजोर रूप से बातचीत करना. जैसे ही सौर मंडल 225 किलोमीटर प्रति सेकंड की गति से गांगेय केंद्र की परिक्रमा करता है, पृथ्वी संभवतः WIMPs की हवा में गिरती है। चूँकि हमारा ग्रह भी 30 किलोमीटर प्रति सेकंड की गति से सूर्य की परिक्रमा करता है, इसलिए जब पृथ्वी जून में सूर्य के समान दिशा में गति कर रही होती है, तब हवा थोड़ी मजबूत होनी चाहिए, और जब यह विपरीत दिशा में चलती है, तो दिसंबर में हवा कम हो जाती है।

DAMA भौतिकविदों के पास लंबे समय से है इस वार्षिक चक्र को देखने का दावा किया उनके डिटेक्टर में, जिसमें अब थैलियम-डॉप्ड सोडियम आयोडाइड के 25 10-किलोग्राम क्रिस्टल होते हैं। जब कोई कण एक नाभिक को पिंग करता है तो प्रत्येक क्रिस्टल प्रकाश की एक फ्लैश उत्पन्न करता है। DAMA टीम का कहना है कि, कम-ऊर्जा रेंज में, जो WIMPs से मेल खाती है, टक्करों की संख्या हर साल ऊपर और नीचे चला गया है चूंकि अवलोकन 1995 में शुरू हुए थे।

अन्य डिटेक्टरों को ऐसा कुछ नहीं दिखता है। लेकिन वे प्रयोग विभिन्न लक्ष्य सामग्रियों का उपयोग करते हैं। इसलिए समूहों ने सोडियम आयोडाइड डिटेक्टरों का निर्माण किया है जो सेब-से-सेब की तुलना में DAMA परिणाम का परीक्षण कर सकते हैं। एक कोसाइन है, जिसमें कुल 100 किलोग्राम के आठ क्रिस्टल शामिल हैं और 2016 से दक्षिण कोरिया की भूमिगत यांगयांग प्रयोगशाला में डेटा ले रहे हैं। दक्षिण कोरिया के इंस्टीट्यूट फॉर बेसिक साइंस में टीम के सह-प्रवक्ता और कण भौतिक विज्ञानी ह्यून सु ली कहते हैं, 2018 के बाद से, COSINE ने अपनी संवेदनशीलता में 100 गुना सुधार किया है। लेकिन 1.7 साल के आंकड़ों में वे देखते हैं WIMPs का कोई संकेत नहीं, शोधकर्ताओं ने आज रिपोर्ट किया विज्ञान अग्रिम.

एक चेतावनी है। नया COSINE विश्लेषण घटना दर में वार्षिक चक्र की तलाश नहीं करता है, बल्कि केवल कम-ऊर्जा वाली घटनाओं की अधिक संख्या के लिए है। वह छोटा संकेत क्रिस्टल के अंदर और बाहर दोनों स्रोतों से साधारण कण विकिरण के कारण होने वाली घटनाओं की एक बहुत बड़ी पृष्ठभूमि के ऊपर दिखाई देगा। तो विश्लेषण उन पृष्ठभूमि के सूक्ष्म विवरणों को मॉडल करने के लिए शोधकर्ताओं की क्षमता पर निर्भर करता है, बर्नबेई नोट्स।

हालाँकि, कोसाइन DAMA परिणाम का परीक्षण करने वाला एकमात्र प्रयोग नहीं है। ANAIS-112 डिटेक्टर में 112 किलोग्राम के कुल द्रव्यमान के साथ नौ सोडियम आयोडाइड क्रिस्टल होते हैं और 2017 से स्पेन की कैनफ्रैंक अंडरग्राउंड प्रयोगशाला में डेटा ले रहे हैं। तीन साल के डेटा शो कोई वार्षिक चक्र नहीं कम ऊर्जा की घटनाओं में, ANAIS शोधकर्ताओं ने 27 मई को रिपोर्ट की शारीरिक समीक्षा डी. हालांकि, डीएएमए सिग्नल को खारिज करने के लिए अनिश्चितताएं बहुत अधिक थीं, ज़ारागोज़ा विश्वविद्यालय के भौतिक विज्ञानी और एएनएआईएस के सह-नेता मारिया लुइसा सरसा कहते हैं।

यदि DAMA सिग्नल वास्तविक नहीं है, तो “कण भौतिकी का क्षेत्र यह पता लगाने के लिए है कि DAMA क्या देख रहा है,” येल विश्वविद्यालय में एक परमाणु कण भौतिक विज्ञानी और COSINE की सह-प्रवक्ता रीना मारुयामा कहती हैं। और पिछले साल, इटली के नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ न्यूक्लियर फिजिक्स के पीसा सेक्शन के एक सिद्धांतकार डारियो बुटाज़ो और उनके सहयोगियों ने एक ऐसे तरीके की पहचान की, जिसमें DAMA टीम ने अनजाने में वार्षिक चक्र बनाया हो।

DAMA के शोधकर्ता साल भर चलने वाले डेटा को इकट्ठा करते हैं। प्रत्येक रन में भिन्नता को विशिष्ट बनाने के लिए, वे प्रत्येक दिन मापी गई घटना दर से वर्ष भर की औसत दर घटाते हैं। लेकिन अगर घटना दर साल दर साल लगातार बढ़ती या गिरती है, तो घटाव एक स्थिर प्रवृत्ति को एक दोलन में बदल सकता है, बट्टाज़ो कहते हैं। उदाहरण के लिए, यदि दर हर साल 1% बढ़ रही थी, तो DAMA की विधि एक संकेत उत्पन्न करेगी जो प्रत्येक रन को -0.5% से शुरू करती है और प्रत्येक रन को +0.5% पर समाप्त करती है।

“यदि आप विश्लेषण करते हैं जैसे DAMA कर रहा था, और यदि पृष्ठभूमि में कोई विशेष विशेषता है, तो आप ऐसा प्रभाव डाल सकते हैं,” Buttazzo कहते हैं, जिनके समूह ने रिपोर्ट किया इसका विश्लेषण में उच्च ऊर्जा भौतिकी जर्नल21 अप्रैल 2020 को। लेकिन उन्होंने चेतावनी दी कि क्योंकि DAMA ने अपना डेटा प्रकाशित नहीं किया है, “हम यह नहीं जान सकते कि यह प्रभाव वास्तव में है या नहीं।”

फिर भी, COSINE और ANAIS पेपर सुझाव देते हैं कि यह मुद्दा महत्वपूर्ण हो सकता है। ज़ारागोज़ा विश्वविद्यालय के भौतिक विज्ञानी और टीम के सह-नेता मारिया लूसिया मार्टिनेज पेरेज़ कहते हैं, ANAIS डिटेक्टर की कुल घटना दर लगातार घट रही है क्योंकि क्रिस्टल में अल्पकालिक रेडियोधर्मी नाभिक क्षय हो जाता है। ली का कहना है कि कोसाइन में भी इसी तरह की लगातार गिरावट देखी जा रही है।

जल्द ही बंद हो सकता है। हफ्तों में, कोसाइन 3 साल का वार्षिक चक्र विश्लेषण जारी करेगा, ली कहते हैं। ANAIS के सरसा का कहना है कि अगली गर्मियों तक, “हम सभी 5 वर्षों के डेटा के साथ वर्ष में मापी गई औसत दर के साथ एक उच्च प्रभाव वाले प्रकाशन की उम्मीद करते हैं।” वह कहती हैं कि DAMA दावे पर से पर्दा हटाने के लिए यह पर्याप्त डेटा हो सकता है।



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