खगोलविदों को यह नहीं पता कि डार्क मैटर क्या है, लेकिन वे जानते हैं कि इसमें लगभग 25% यूनिवर्स होता है। एक शक्तिशाली डिटेक्टर, मिनेसोटा में एक खदान में गहरे भूमिगत रहस्य के तल तक जाने में सक्षम हो सकता है। क्रायोजेनिक डार्क मैटर सर्च II परियोजना कमजोर इंटरेक्टिव पार्टिकल्स (उर्फ WIMPS) का पता लगाने का प्रयास करेगी। ये सैद्धांतिक कण आम तौर पर पदार्थ के साथ बातचीत नहीं करते हैं, लेकिन कभी-कभी दुर्लभ टकराव का पता लगाया जा सकता है।
कैबरेरा कहती है, "इस तथ्य से दूर होना मुश्किल है कि वहाँ एक पदार्थ है जो ब्रह्मांड का अधिकांश हिस्सा बनाता है जिसे हम नहीं देख सकते हैं"। "तारे और आकाशगंगा स्वयं इस विशाल जहाज पर क्रिसमस ट्री की रोशनी की तरह हैं जो अंधेरा है और न तो प्रकाश को अवशोषित करता है और न ही उत्सर्जित करता है।"
मिनेसोटा के एक माइनेशाफ्ट में गहरी भूमिगत दफन क्रायोजेनिक डार्क मैटर सर्च II (CDMS II) नामक कैबरेरा की परियोजना निहित है। कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय-बर्कले के भौतिक विज्ञानी बर्नार्ड सदॉलेट प्रयास के प्रवक्ता के रूप में कार्य करते हैं। फ़र्मिलाब के डान बाउर इसके प्रोजेक्ट मैनेजर हैं, और केस वेस्टर्न रिज़र्व यूनिवर्सिटी के डैन अकीब डिप्टी प्रोजेक्ट मैनेजर हैं। 13 संस्थानों के 46 वैज्ञानिकों की एक टीम परियोजना पर सहयोग करती है।
एक WIMP को पकड़ने के लिए
प्रयोग दुनिया में सबसे अधिक संवेदनशील है जिसका उद्देश्य WIMPS (Weakly Interacting Massive Particles) नामक विदेशी कणों का पता लगाना है, जो कि डार्क मैटर बनाने वाले वैज्ञानिकों के सर्वोत्तम अनुमानों में से एक हैं। अन्य विकल्पों में न्यूट्रिनोस, प्रमेय कण शामिल होते हैं जिन्हें एक्सियन कहा जाता है या यहां तक कि सामान्य पदार्थ जैसे ब्लैक होल और भूरे रंग के बौने तारे हैं जो देखने में बहुत ही बेहोश हैं।
WIMPS को प्रभारी के रूप में तटस्थ माना जाता है और एक प्रोटॉन के द्रव्यमान का 100 गुना से अधिक वजन होता है। फिलहाल ये प्राथमिक कण केवल सिद्धांत में मौजूद हैं और कभी भी देखे नहीं गए हैं। वैज्ञानिकों को लगता है कि वे उन्हें अभी तक नहीं ढूंढ पाए हैं क्योंकि उन्हें पकड़ना मुश्किल है। WIMPS ज्यादातर मामलों में बातचीत नहीं करते हैं - शर्मीले कण हमारे शरीर से होकर गुजरते हैं - लेकिन CDMS II का उद्देश्य परियोजना के विशेष निर्मित डिटेक्टरों में परमाणुओं के साथ एक दुर्लभ टकराव में उन्हें पकड़ना है।
कैबरेरा कहती हैं, "ये कण ज्यादातर बिखरने के बिना पृथ्वी से गुजरते हैं।" "केवल एक कारण है कि हमारे पास भी घटनाओं को देखने का एक मौका है क्योंकि [बहुत सारे कण हैं] जो शायद ही कभी एक [डिटेक्टर] और बिखराव में आएंगे।"
डिटेक्टरों को मिनेसोटा की सौदान खदान में पृथ्वी की परतों के नीचे छिपाया गया है ताकि उन्हें कॉस्मिक किरणों और अन्य कणों से बचाया जा सके जो डिटेक्टरों से टकरा सकते हैं और अंधेरे पदार्थ के लिए गलत हो सकते हैं। वास्तव में, सीडीएमएस II पर काम करने वाले वैज्ञानिकों के लिए आधी लड़ाई अपने उपकरणों को हर चीज से संभव के रूप में ढालने की है, लेकिन डब्ल्यूआईएमपीएस और डार्क मैटर और अधिक सांसारिक कणों के बीच अंतर बताने के लिए विस्तृत प्रणाली विकसित करना है।
स्टैनफोर्ड के एक स्नातक छात्र, वाल्टर ओगबर्न कहते हैं, "हमारा डिटेक्टर इस हॉकी-पक-आकार की चीज़ है जिसे पूर्ण शून्य से 50 हजार डिग्री ऊपर रहने की आवश्यकता है।" "यह मुश्किल है कि चीजों को ठंडा किया जाए।"
उस छोर तक, उपकरण को एक कनस्तर में घोंसला बनाया जाता है, जिसे आइसबॉक्स कहा जाता है, जो इन्सुलेशन की छह परतों के साथ होता है, कमरे के तापमान पर बाहर से अंदर तक सबसे ठंडा होता है। यह डिटेक्टरों को इतना ठंडा रखता है कि परमाणु भी कांप नहीं सकते।
डिटेक्टर ठोस सिलिकॉन और ठोस जर्मेनियम के क्रिस्टल से बने होते हैं। सिलिकॉन या जर्मेनियम परमाणु अभी भी एक आदर्श जाली में बैठे हैं। अगर WIMPS उनके साथ दुर्घटनाग्रस्त हो जाता है, तो वे चिल्लाएंगे और गर्मी के छोटे पैकेटों को बंद कर देंगे जिन्हें फोनोन कहा जाता है। जब फोनर डिटेक्टरों की सतह पर बढ़ते हैं, तो वे टंगस्टन की एक बहुत ही संवेदनशील परत में एक बदलाव करते हैं, जिसे शोधकर्ता रिकॉर्ड कर सकते हैं। डिटेक्टर उपायों के दूसरी तरफ एक दूसरा सर्किट, आवेशित कण जो डिटेक्टर में एक WIMP और एक परमाणु की टक्कर से छोड़ा जाएगा।
"दो चैनल हमें विभिन्न प्रकार के इंटरैक्शन के बीच भेदभाव करते हैं," ओगबर्न कहते हैं। "कुछ चीजें अधिक आयनीकरण करती हैं और कुछ चीजें कम बनती हैं, इसलिए आप इस तरह से अंतर बता सकते हैं।"
यह डिटेक्टरों के निर्माण के लिए कई सुविधाओं पर वैज्ञानिकों का एक दस्ता लेता है। टीम एक बाहरी कंपनी से क्रिस्टल खरीदती है, और स्टैनफोर्ड के सेंटर फॉर इंटीग्रेटेड सिस्टम के शोधकर्ता डिटेक्टरों की सतहों पर मापक यंत्र बनाते हैं। कैबरेरा की लैब के एक अन्य स्नातक छात्र मैट पाइल कहते हैं, "हम इन्हें बनाने के लिए उन्हीं चीजों का इस्तेमाल करते हैं, जिनका उपयोग लोग माइक्रोप्रोसेसर बनाने के लिए करते हैं, क्योंकि वे भी सुपर टिनी हैं।"
सुरागों की झड़ी
WIMPS का एक सबसेट, जिसे न्यूट्रिनो कहा जाता है, सुपरसिमेट्री द्वारा अपेक्षित सबसे हल्का कण हैं, एक सिद्धांत जो प्रत्येक कण के लिए एक दोस्त की भविष्यवाणी करता है जो हम पहले से ही देख चुके हैं। यदि CDMS II न्यूट्रिनो को खोजने में सफल होता है, तो यह सुपरसिमेट्री के लिए पहला सबूत होगा। कैबरेरा कहती हैं, "सुपरसिममेट्री का सुझाव है कि कणों का एक पूरा क्षेत्र है जो हमारे मौजूदा कणों के साझेदार हैं।" “कई तरीके हैं जिसमें सुपरसिमेट्री बहुत संभावना है। लेकिन किसी भी मिलान [सुपरसिमेट्रिक] कण जोड़ी के लिए कोई प्रत्यक्ष प्रमाण नहीं है।
WIMPS की कमजोर अंतःक्रियाएँ क्यों, भले ही गहरे पदार्थ के कणों का द्रव्यमान हो और गुरुत्वाकर्षण के नियमों का पालन करते हों, वे सामान्य पदार्थों की तरह आकाशगंगाओं और तारों से नहीं टकराते हैं। अकड़न के लिए, कणों को दुर्घटनाग्रस्त होना चाहिए और एक साथ रहना चाहिए। लेकिन WIMPS अक्सर एक-दूसरे द्वारा सही उड़ान भरते हैं। प्लस, क्योंकि WIMPS तटस्थ हैं, वे परमाणु नहीं बनाते हैं, जो नकारात्मक चार्ज इलेक्ट्रॉनों के लिए सकारात्मक चार्ज प्रोटॉन के आकर्षण की आवश्यकता होती है।
"डार्क मैटर सब कुछ परवान चढ़ता है," काबेरा कहती है। "यह कभी नहीं जिस तरह से परमाणुओं का पतन हुआ।"
चूंकि डार्क मैटर ने कभी सितारों और अन्य परिचित स्वर्गीय वस्तुओं का गठन नहीं किया, इसलिए लंबे समय तक वैज्ञानिकों को कभी नहीं पता था कि यह वहां है। इसके अस्तित्व का सबसे पहला संकेत 1930 के दशक में आया था जब स्विस-अमेरिकी खगोलशास्त्री फ्रिट्ज़ ज़्विकी ने आकाशगंगाओं के समूहों का अवलोकन किया था। उन्होंने आकाशगंगाओं के द्रव्यमान को जोड़ा और गौर किया कि गुच्छों के लिए पर्याप्त द्रव्यमान नहीं है जो एक साथ गुच्छों को पकड़ने के लिए मौजूद होना चाहिए। लापता व्यक्ति को कुछ और प्रदान करना चाहिए, उसने कटौती की।
बाद में 1970 के दशक में, वेरा रुबिन, एक अमेरिकी खगोलशास्त्री, ने मिल्की वे और अन्य निकटवर्ती आकाशगंगाओं में सितारों की गति को मापा। जैसा कि उसने इन आकाशगंगाओं के किनारों की ओर दूर से देखा, उसने पाया कि वैज्ञानिक की अपेक्षा सितारे अधिक धीरे-धीरे नहीं घूमते हैं। "यह कोई मतलब नहीं है," Cabrera कहते हैं। "आप जिस तरह से समझ सकते थे, वह केवल यह है कि अगर आपको स्टारलाइट में देखा गया तो उससे कहीं अधिक द्रव्यमान था।"
इन वर्षों में, काले पदार्थ के लिए अधिक से अधिक सबूत ढेर हो गए हैं। यद्यपि वैज्ञानिक अभी तक यह नहीं जानते हैं कि यह क्या है, उनके पास इसका बेहतर विचार है कि यह कहाँ है और इसमें से कितना होना चाहिए। कैबरेरा कहती हैं, "अलग-अलग मात्राओं के लिए बहुत ही कम जगह है।"
वे कहते हैं, '' हमने आज तक ऐसा कुछ नहीं देखा, जो एक दिलचस्प संकेत की तरह दिखता हो। '' लेकिन सीडीएमएस II के शोधकर्ता खोज जारी रखते हैं। इसलिए, अन्य समूह भी करें। ZEPLIN, कैलिफोर्निया-लॉस एंजिल्स विश्वविद्यालय और यूनाइटेड किंगडम डार्क मैटर सहयोग में भौतिकविदों द्वारा चलाया गया एक प्रयोग, जिसका उद्देश्य इंग्लैंड के शेफील्ड के पास एक खदान में क्सीनन के तरल वाट्स में WIMPs को पकड़ना है। और दक्षिणी ध्रुव पर, यूनिवर्सिटी ऑफ विस्कॉन्सिन-मैडिसन प्रोजेक्ट, जिसे आइसक्यूब कहा जाता है, निर्माणाधीन है जो न्यूट्रिनो, उच्च-ऊर्जा कणों की तलाश में बर्फ में दबे ऑप्टिकल सेंसर का उपयोग करेगा जो कि WIMP के विनाश के संकेत हैं।
इस बीच, सीडीएमएस II का विकास जारी है। इसके शोधकर्ता WIMPS खोजने की संभावनाओं को बढ़ाने के लिए बड़े और बड़े डिटेक्टर बना रहे हैं। भविष्य में, टीम को उम्मीद है कि 1-टन डिटेक्टर का निर्माण किया जाए जो कि WIMPS के कई संभावित प्रकारों की खोज करने में सक्षम होना चाहिए, यदि वे मौजूद हैं। ओगबर्न कहते हैं, "हम पहले की तुलना में जर्मेनियम के लक्ष्य से दोगुने से अधिक डेटा ले रहे हैं, इसलिए हम निश्चित रूप से अभी नए क्षेत्र तलाश रहे हैं।" "लेकिन कवर करने के लिए बहुत कुछ है।"
मूल स्रोत: स्टैनफोर्ड समाचार रिलीज़
