मध्य इटली में एक पहाड़ के अंदर गहरी, वैज्ञानिक काले पदार्थ के लिए एक जाल बिछा रहे हैं। चारा? शुद्ध तरल क्सीनन का 3.5 टन (3,200 किलोग्राम) से भरा एक बड़ा धातु टैंक। यह नेक गैस पृथ्वी पर सबसे स्वच्छ, सबसे अधिक विकिरण-प्रूफ पदार्थों में से एक है, जो इसे ब्रह्मांड के कुछ दुर्लभ कण इंटरैक्शन को कैप्चर करने के लिए एक आदर्श लक्ष्य बनाता है।
यह सब अस्पष्ट रूप से भयावह लगता है; जर्मनी में मूनस्टर विश्वविद्यालय में एक डॉक्टरेट उम्मीदवार क्रिश्चियन विटवेग ने कहा, जिन्होंने आधे दशक तक तथाकथित ज़ेनन सहयोग के साथ काम किया है, हर दिन काम पर जाने का मन करता है "बॉन्ड खलनायक का दौरा करें।" अब तक, पहाड़-स्थित शोधकर्ताओं ने किसी भी अंधेरे मामले पर कब्जा नहीं किया है। लेकिन वे हाल ही में ब्रह्मांड में सबसे दुर्लभ कणों में से एक का पता लगाने में सफल रहे।
जर्नल (नेचर) में आज (24 अप्रैल) को प्रकाशित एक नए अध्ययन के अनुसार, 100 से अधिक शोधकर्ताओं की टीम ने पहली बार, एक एक्सनॉन -124 परमाणु के क्षय में 124 जीनोम को एक अत्यंत दुर्लभ प्रक्रिया के माध्यम से बुलाया। दो-न्यूट्रिनो डबल इलेक्ट्रॉन पर कब्जा। इस प्रकार का रेडियोधर्मी क्षय तब होता है जब एक परमाणु का नाभिक एक साथ अपने बाहरी इलेक्ट्रॉन शेल से दो इलेक्ट्रॉनों को अवशोषित करता है, जिससे न्यूट्रिनो नामक भूतिया कणों की दोहरी खुराक जारी होती है।
पहली बार एक प्रयोगशाला में इस अनोखे क्षय को मापने से, शोधकर्ता यह साबित करने में सक्षम थे कि प्रतिक्रिया कितनी दुर्लभ है और क्षय-124 को क्षय होने में कितना समय लगता है। क्सीनन -१२४ का आधा जीवन - अर्थात, क्सीनन -१२४ परमाणुओं के समूह के लिए आधे से कम करने के लिए आवश्यक औसत समय - लगभग १xt सेक्स्टिलियन वर्ष (१. 1.8 x १० ^ २२ वर्ष) है, वर्तमान युग से लगभग १ ट्रिक गुना अधिक ब्रह्माण्ड का।
विट्गवे ने कहा कि यह सबसे लंबे समय तक आधे जीवन को सीधे एक प्रयोगशाला में मापा जाता है। ब्रह्मांड में केवल एक परमाणु-क्षय प्रक्रिया का आधा जीवन लंबा होता है: टेल्यूरियम -128 का क्षय, जिसका आधा जीवन ज़ेनॉन -124 से 100 गुना अधिक होता है। लेकिन इस गायब दुर्लभ घटना की गणना केवल कागज पर की गई है।
एक कीमती क्षय
रेडियोधर्मी क्षय के अधिक सामान्य रूपों के साथ, दो-न्यूट्रिनो डबल इलेक्ट्रॉन पर कब्जा तब होता है जब एक परमाणु परमाणु नाभिक परिवर्तन में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के अनुपात के रूप में ऊर्जा खो देता है। हालांकि, यह प्रक्रिया अधिक आम क्षय मोड की तुलना में बहुत अधिक उपयुक्त है और "विशाल संयोगों" की श्रृंखला पर निर्भर करती है, विटविग ने कहा। शाब्दिक टन होने के साथ काम करने के लिए ज़ेनॉन परमाणुओं के साथ इन संयोगों की संभावना बहुत अधिक होने की संभावना है।
यहां बताया गया है कि यह कैसे काम करता है: सभी क्सीनन -124 परमाणु 54 इलेक्ट्रॉनों से घिरे हैं, नाभिक के चारों ओर धुंध के गोले में घूमते हैं। दो-न्यूट्रिनो डबल-इलेक्ट्रॉन पर कब्जा तब होता है जब उन इलेक्ट्रॉनों में से दो, नाभिक के करीब गोले में, एक साथ नाभिक में विस्थापित होते हैं, एक प्रोटॉन एपिसे में दुर्घटनाग्रस्त होते हैं और उन प्रोटॉन को न्यूट्रॉन में परिवर्तित करते हैं। इस रूपांतरण के उपोत्पाद के रूप में, नाभिक दो न्यूट्रिनो, मायावी उपपरमाण्विक कणों को बिना किसी शुल्क और लगभग इतने द्रव्यमान के साथ बाहर निकालता है कि लगभग कभी भी किसी चीज के साथ बातचीत नहीं करता है।
वे न्यूट्रिनो अंतरिक्ष में उड़ जाते हैं, और वैज्ञानिक उन्हें माप नहीं सकते हैं जब तक कि वे अत्यंत संवेदनशील उपकरण का उपयोग न करें। यह साबित करने के लिए कि एक दो-न्यूट्रिनो डबल इलेक्ट्रॉन कैप्चर घटना हुई है, इसके बजाय एक्सन शोधकर्ताओं ने क्षयकारी परमाणु में पीछे छोड़ दिए गए खाली स्थानों को देखा।
"नाभिक द्वारा इलेक्ट्रॉनों को पकड़ने के बाद, परमाणु कवच में दो रिक्तियां बची हैं," विटवेग ने कहा। "उन रिक्तियों को उच्च गोले से भरा जाता है, जो इलेक्ट्रॉनों और एक्स-रे का झरना बनाता है।"
वे एक्स-रे डिटेक्टर में ऊर्जा जमा करते हैं, जिसे शोधकर्ता अपने प्रयोगात्मक डेटा में स्पष्ट रूप से देख सकते हैं। एक वर्ष के अवलोकन के बाद, टीम ने इस तरह से क्षय के 124 उदाहरणों के करीब 100 उदाहरणों का पता लगाया, जो प्रक्रिया का पहला प्रत्यक्ष प्रमाण प्रदान करते हैं।
ब्रह्मांड में दूसरे-दुर्लभतम क्षय प्रक्रिया की इस नई खोज ने क्सीनन टीम को अंधेरे पदार्थ खोजने के करीब नहीं रखा है, लेकिन यह डिटेक्टर की बहुमुखी प्रतिभा को साबित करता है। विटवेग ने कहा कि टीम के प्रयोगों में अगले कदम में एक और बड़ा जेनॉन टैंक बनाना शामिल है - यह 8.8 टन (8,000 किलोग्राम) से अधिक तरल रखने में सक्षम है।
