डार्क मैटर का शिकार करने के लिए डिज़ाइन किए गए एक डिटेक्टर ने एक कण भौतिकी अवलोकन किया है जो भौतिकविदों को हमारे ब्रह्मांड के बारे में महत्वपूर्ण सच्चाइयों को स्थापित करने में मदद करेगा। नहीं, यह डार्क मैटर नहीं था, लेकिन नए परिणाम से साबित होता है कि ये अति-संवेदनशील डिटेक्टर कई कारणों से वैज्ञानिकों के लिए मूल्यवान हैं।
गुरुत्वाकर्षण के अनुसार, ब्रह्मांड ऐसा व्यवहार करता है जैसे कि इसमें खगोलविदों की तुलना में अधिक मामला है, वास्तव में पहचान की गई है, इसलिए भौतिकविदों ने इस तथाकथित काले पदार्थ के लिए उम्मीदवारों के लिए शिकार करने के लिए प्रयोगों का निर्माण किया है। सबसे लोकप्रिय काले पदार्थ के उम्मीदवार के लिए शिकार अब तक खाली हो गया है । लेकिन इन डार्क मैटर प्रयोगों में से एक, जिसे एक्सईएन 1 टी कहा जाता है, ने अब एक प्रक्रिया का पालन किया है, जिसने कई खोज प्रयासों को टाल दिया है, एक यह उम्मीद करता है कि वैज्ञानिकों को न्यूट्रिनो नामक छायादार कण को बेहतर ढंग से समझने में मदद मिलेगी।
"यह साबित होता है कि जर्मनी में यूनिवर्सिटी ऑफ मुंस्टर में पीएचडी के छात्र क्रिश्चियन विटवेग ने कहा कि यह क्सीनन डिटेक्टर तकनीक हम डार्क मैटर के लिए इस्तेमाल करते हैं, यह बहुत अधिक बहुमुखी है।" "हम इन सभी शांत विश्लेषणों को प्राप्त करते हैं ... मुक्त करने के लिए एक प्रयोग संवेदनशील होने के बाद अंधेरे मामले का शिकार करने के लिए पर्याप्त।"
वैज्ञानिकों को पूरा यकीन है कि ब्रह्मांड में दूसरा सबसे प्रचुर कण (फोटोन के बाद, प्रकाश के कण) न्यूट्रिनो है। लेकिन न्यूट्रिनों का पता लगाना और मापना बहुत कठिन है। हम जानते हैं कि उनके पास द्रव्यमान है, लेकिन न जाने कितने हैं। हम जानते हैं कि उनके पास एक एंटीपार्टिकल है, एक प्रकार का दुष्ट जुड़वां जो दोनों कणों को मिलने पर नष्ट करने का कारण बनता है, लेकिन उस एंटीपार्टिकल की प्रकृति को नहीं जानते हैं। न्यूट्रिनो रहस्यों का एक टन हल करने के लिए कर रहे हैं। "दो-न्यूट्रिनो डबल इलेक्ट्रॉन कैप्चर" नामक नया माप, उन उत्तरों को प्रदान करने के लिए एक महत्वपूर्ण कदम है।
दो-न्यूट्रिनो डबल इलेक्ट्रॉन पर कब्जा एक अत्यधिक दुर्लभ कण बातचीत है जिसे पहली बार 1955 में वर्गीकृत किया गया था और " नेचर में प्रकाशित कागज के अनुसार," दशकों तक पता लगाने से बच गया है । इस प्रक्रिया में, परमाणु नाभिक में दो प्रोटॉन अनायास और एक साथ इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी को अवशोषित करते हैं जो नाभिक की परिक्रमा करते हैं, एक जोड़ी न्यूट्रिनो को छोड़ते हैं। घटना का प्रायोगिक हस्ताक्षर एक्स-रे और इलेक्ट्रॉनों का एक बैराज है, जो अन्य इलेक्ट्रॉनों के परिणामस्वरूप होता है जो नाभिक द्वारा अवशोषित दो की जगह परमाणु की परिक्रमा करता है। और जब मैं दुर्लभ कहता हूं, तो मेरा मतलब दुर्लभ है । कागज के अनुसार इस प्रतिक्रिया में औसतन समय की औसत मात्रा में क्सीनन परमाणुओं का आधा हिस्सा होगा, यह प्रतिक्रिया 1.8 × 10 22 वर्ष है। यह ब्रह्मांड की उम्र का लगभग एक खरब गुना है।
XENON1T इस दुर्लभ घटना को मापने के लिए पूरी तरह से सुसज्जित एक प्रयोग है। सबसे पहले, इसमें क्सीनन परमाणुओं का क्रैपलोड होता है - 3.2 टन तरल क्सीनन (हालांकि, एक नोट के रूप में, इस माप के लिए उपयोग किए जाने वाले क्सीनन आइसोटोप कुल क्सीनन परमाणुओं का केवल एक छोटा सा हिस्सा बनाता है)। दूसरे, पूरे सेटअप को एक इतालवी पहाड़ के भीतर गहरे दफन किया गया है, इसे बहुत अधिक किसी भी कण से बचाते हुए जो गलत संकेत दे सकता है। और अंत में, वैज्ञानिकों ने शोर के हर बिट को काफी समझा, जो प्रयोग में एक संकेत पैदा कर सकता था, जिससे उनका विश्वास बढ़ गया कि वे वास्तव में कुछ महत्वपूर्ण पाए गए हैं जब एक विसंगत संकेत प्रकट होता है।
214 दिनों के अवलोकन (177 दिनों के प्रयोग करने योग्य डेटा) के बाद, शोधकर्ताओं के विश्लेषण में लगभग 126 दो-न्यूट्रिनो डबल इलेक्ट्रॉनिकीय घटनाओं का पता चला।
यह एक अविश्वसनीय वैज्ञानिक उपलब्धि है। "यह अब तक का सबसे लंबा अर्ध-जीवन है, जिसे सीधे मापा जाता है," ज्यूरिख विश्वविद्यालय से पीएचडी के छात्र चियारा कैपेली, जो एक्सन पर काम करता है, ने गिजमोदो को बताया
शोधकर्ता अपने परिणामों को "खोज" नहीं कह रहे हैं, क्योंकि उनके आंकड़े उस शब्द का उपयोग करने के लिए पांच-मानक विचलन दहलीज कण भौतिकविदों की आवश्यकता नहीं थी। इसके बजाय, वे इसे "अवलोकन" कह रहे हैं, क्योंकि परिणाम में 4.4 सिग्मा का महत्व है। इसका मतलब है कि कुछ सौ हज़ार मौकों में केवल एक ही है कि वे इस परिणाम को देखेंगे कि प्रतिक्रिया मौजूद नहीं थी - लेकिन यह भौतिकविदों द्वारा घोषित एक-में-3.5 मिलियन बाधाओं को प्राप्त करने के लिए थोड़ा अधिक देखने योग्य होगा, एक की घोषणा करने के लिए खोज।
इसके बाद, वैज्ञानिक बिना न्यूट्रिनो, या न्यूट्रिनोलेस डबल इलेक्ट्रॉन कैप्चर, यहां तक कि दुर्लभ घटना का शिकार करेंगे, जिसमें डबल न्यूट्रिनो इलेक्ट्रॉन कैप्चर घटना के बाद, दो न्यूट्रिनो एक टकराते हैं और एक गामा किरण का उत्सर्जन करते हैं। इससे पता चलता है कि न्यूट्रिनो उनके अपने एंटीपार्टिकल्स हैं , और वैज्ञानिकों को न्यूट्रिनो के द्रव्यमान के लिए एक नंबर लगाने की अनुमति देते हैं। यह न्यूट्रिनोलस डबल बीटा क्षय नामक न्यूट्रिनोलस डबल इलेक्ट्रॉन कैप्चर के विपरीत की तरह एक प्रतिक्रिया के लिए एक मानार्थ खोज भी है, जहां दो न्यूट्रॉन अनायास और एक साथ प्रोटॉन में बदलते हैं, इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करते हैं और न्यूट्रिनो की एक जोड़ी जो एक दूसरे को नष्ट कर देती है।
हम नहीं जानते कि क्या ये "न्यूट्रिनोलस" प्रतिक्रियाएं वास्तव में होंगी, लेकिन यह कण भौतिकविदों के लिए एक महत्वपूर्ण सवाल है। यदि न्यूट्रिनो वास्तव में अपने स्वयं के एंटीपार्टिकल हैं, तो यह समझाने में मदद करेगा कि न्यूट्रिनो क्यों इतने कम द्रव्यमान वाले हैं और शायद इसलिए ब्रह्मांड में एंटीमैटर की तुलना में बहुत अधिक पदार्थ हैं।
अंतत: वैज्ञानिकों को अधिक अवलोकन समय की आवश्यकता है। XENON जल्द ही और भी अधिक तरल क्सीनन के साथ XENONnT में अपग्रेड हो जाएगा, जो वैज्ञानिकों को इन घटनाओं का अधिक बार निरीक्षण करने की अनुमति देगा, और ज़्यूरिखोल विश्वविद्यालय में भौतिकी के प्रोफेसर लौरा बॉडिस ने समझाया कि न्युट्रीनोलेस घटनाओं का अब भी आधा जीवन है।
लेकिन सबसे महत्वपूर्ण बात, यह इस बात का प्रमाण है कि ये प्रयोग पर्याप्त संवेदनशील हैं कि वे डार्क मैटर के शिकार के अलावा अन्य महत्वपूर्ण माप भी कर सकते हैं।
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