XENON1T डार्क मैटर डिटेक्टर के साथ काम करने वाले भौतिकविदों को तथाकथित अक्षों के अस्तित्व के पहले संकेत मिले हैं - डार्क मैटर के अल्ट्रा-लाइट पार्टिकल्स। XENON1T सहयोग के एक सदस्य इवान शॉक्ले ने शिकागो में एनरिको फर्मी इंस्टीट्यूट में एक ऑनलाइन ब्रीफिंग में इस बारे में बात की। काम के प्रारंभिक परिणामों वाला एक लेख पर्ड्यू विश्वविद्यालय द्वारा प्रकाशित किया गया था।
"कम ऊर्जा पर XENON1T फोटोसेंसरों का पता लगाने वाली कई घटनाओं को इस सिद्धांत द्वारा सबसे अच्छी तरह से समझाया गया है कि सौर अक्ष मौजूद हैं। इसके लिए एक और स्पष्टीकरण न्यूट्रिनो का गैर-चुंबकीय क्षण है या क्सीनन की एक वैट के अंदर एक बेवजह बड़ी संख्या में ट्रिटियम परमाणुओं की उपस्थिति है, "शॉकली ने टिप्पणी की।
XENON1T सुविधा 2014 में ग्रैन सासो की इतालवी प्रयोगशाला में "भारी" डार्क मैटर के अस्तित्व के निशान देखने के लिए बनाई गई थी - विशेष रूप से, काल्पनिक कण, जिसे भौतिक विज्ञानी "विंप" कहते हैं (WIMP, कमजोर रूप से बातचीत करने वाले भारी कण). स्थापना तीन टन अल्ट्राप्योर क्सीनन से भरी एक विशाल वैट है।
इस गैस के परमाणुओं के नाभिक, जैसा कि वैज्ञानिकों ने माना था, को "विम्प्स" के साथ एक विशेष तरीके से बातचीत करनी थी। फोटोमल्टीप्लायरों और विशेष प्रकाश संवेदकों का उपयोग करके द्रवीकृत क्सीनन के अंदर प्रकाश की चमक को देखकर इसका पता लगाया जा सकता है। पिछले दो दशकों में, वैज्ञानिकों ने लगभग एक दर्जन ऐसे डिटेक्टर बनाए हैं जिनकी मात्रा और द्रव्यमान में वृद्धि हुई है।
उनमें से कोई भी क्सीनन और डब्ल्यूआईएमपी के बीच बातचीत के निशान का पता लगाने में सक्षम नहीं था। इसलिए, कई भौतिकविदों को संदेह है कि वे भी मौजूद हैं। इसी तरह की समस्याओं का सामना करते हुए, शॉक्ले और उनके सहयोगियों ने सोचा कि क्या XENON1T को डार्क मैटर के अन्य रूपों की खोज के लिए फिर से तैयार किया जा सकता है - उदाहरण के लिए, इसके अल्ट्रा-लाइट कण, अक्ष, जो न्यूट्रिनो के गुणों के समान हैं।
सिद्धांत जो अक्षों के अस्तित्व की अनुमति देते हैं, संकेत करते हैं कि सूर्य और अन्य तारे एक बहुत शक्तिशाली स्रोत होने चाहिए। इस मामले में, डिटेक्टर के वैट के माध्यम से उड़ने वाले अक्षों का प्रवाह क्सीनन परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों के साथ बातचीत करेगा। इस वजह से, कुछ ऊर्जाओं और तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश की चमक दिखाई देगी।
नई भौतिकी के अदृश्य निशान
तदनुसार, यदि अक्ष मौजूद हैं, तो इन अंतःक्रियाओं के कारण विद्युत चुम्बकीय तरंगों की अधिकता उत्पन्न होगी, जिसे डिटेक्टर के अंदर फोटोसेंसर द्वारा तय किया जाएगा। छह साल पहले, XENON100 परियोजना के प्रतिभागियों ने पहले से ही इस तरह से अल्ट्रा-लाइट डार्क मैटर को "पकड़ने" की कोशिश की, लेकिन वे असफल रहे।
तरल क्सीनन के एक वैट की मात्रा को दस गुना बढ़ाकर, शॉक्ले और उनके सहयोगियों ने अक्षों के अस्तित्व के संभावित संकेत दर्ज किए। XENON1T फोटोसेंसरों ने अप्रत्याशित रूप से बड़ी संख्या में प्रकाश कणों का पता लगाया, जो 3 से 7 केवी तक की ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉनों और कुछ कणों के टकराव के परिणामस्वरूप दिखाई दिए।
वे मानक मॉडल द्वारा भविष्यवाणी की तुलना में 22% अधिक निकले - एक सिद्धांत जो अब विज्ञान के लिए ज्ञात सभी प्राथमिक कणों के अधिकांश इंटरैक्शन का वर्णन करता है। जैसा कि सांख्यिकीय विश्लेषण से पता चलता है, यह शायद ही दुर्घटना से हुआ हो। एक समान संकेत, जैसा कि शॉक्ले ने उल्लेख किया है, हाइड्रोजन के एक अस्थिर समस्थानिक ट्रिटियम के परमाणुओं का क्षय उत्पन्न कर सकता है, लेकिन गणना से पता चलता है कि सिद्धांत और प्रयोग के बीच इस तरह की गंभीर विसंगतियों को पेश करने के लिए XENON1T वैट के अंदर उनमें से पर्याप्त हैं।
दूसरी ओर, इन विसंगतियों को इस तथ्य से भी समझाया जा सकता है कि न्यूट्रिनो, जैसा कि मानक मॉडल द्वारा भविष्यवाणी की गई है, में एक चुंबकीय क्षण हो सकता है - बहुत छोटा, लेकिन गैर-शून्य।XENON1T द्वारा एकत्र किया गया डेटा, जैसा कि शॉक्ले द्वारा नोट किया गया है, इसका खंडन नहीं करता है, हालांकि, इस परिकल्पना की सांख्यिकीय विश्वसनीयता "सौर" अक्षों की तुलना में कुछ कम है।
उसी समय, अक्ष और न्यूट्रिनो दोनों सिद्धांत इस बात का खंडन करते हैं कि सितारों के अंदरूनी हिस्से कितनी जल्दी ठंडा हो जाते हैं। यह, पेरिस-सैकले (फ्रांस) विश्वविद्यालय के भौतिक विज्ञानी एडम फाल्कोव्स्की के अनुसार, इस संभावना को काफी बढ़ाता है कि बाद के अवलोकन दोनों सिद्धांतों को "शून्य" कर सकते हैं। फिर भी, फाल्कोव्स्की को उम्मीद है कि इस बार "नई भौतिकी" की खोज के संकेतों की पुष्टि की जाएगी, हाल के वर्षों की इसी तरह की कहानियों के विपरीत, जो लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर और DAMA / LIBRA डार्क मैटर डिटेक्टर की खोजों से जुड़ी थीं।
शॉक्ले के अनुसार, इन सभी सिद्धांतों का अगले साल परीक्षण किया जा सकता है, जब उनके डिटेक्टर, XENONnT का एक अद्यतन संस्करण अपना काम शुरू करता है। इसकी मात्रा लगभग चार गुना बड़ी होगी, जो हस्तक्षेप के स्तर को काफी कम कर देगी और वैज्ञानिकों को प्रकाश चमक के स्पेक्ट्रम की संरचना में सुविधाओं से मदद मिलेगी, यह समझने के लिए कि तीन "संदिग्ध", अक्ष, न्यूट्रिनो या ट्रिटियम में से कौन सा है, इस विसंगति को जन्म दो।
