एका एकल संकेताने डार्क मॅटर शोधकर्त्यांना पुन्हा सतर्क केले आहे
खोल भूमिगत डिटेक्टरमधील एक असामान्य घटना आधुनिक विज्ञानातील सर्वात मोठ्या अनसुलझ्या समस्यांपैकी एका विषयी भौतिकशास्त्रज्ञांना पुन्हा बोलायला लावण्याइतकी आहे: डार्क मॅटर नेमके काय आहे. दक्षिण डकोटातील Sanford Underground Research Facility येथे आधारित असलेल्या मोठ्या डार्क मॅटर शोध प्रकल्प LUX-ZEPLIN वर काम करणाऱ्या संशोधकांनी सांगितले की त्यांना एक असा एकमेव परस्परसंवाद आढळला जो सामान्य पदार्थाकडून अपेक्षित संकेतांशी नीट जुळत नाही.
कोणताही सहयोगी सदस्य याला शोधाची घोषणा म्हणत नाही आहे. टीमचा स्वतःचा संदेश यापेक्षा अधिक संयत आहे. पण ती घटना डेटाच्या अशा भागात दिसली जिथे प्रयोगाला डार्क मॅटर दिसण्याची अपेक्षा आहे आणि जिथे स्पर्धात्मक पार्श्वभूमी संकेत विशेषतः कमी आहेत. अशा क्षेत्रात, जिथे शून्य निकाल सामान्य असतात आणि प्रत्येक उमेदवाराला कठोर तपासणीतून जावे लागते, तिथे हा निकाल महत्त्वाचा ठरण्यासाठी पुरेसा आहे.
हा निष्कर्ष या आठवड्यात जपानमध्ये झालेल्या 2026 TeV Particle Astrophysics परिषदेत सादर करण्यात आला, आणि टीम हा अभ्यास सहकर्मी पुनरावलोकनासाठी Physical Review Letters मध्ये सादर करण्याचा विचार करत आहे. ही क्रमवारी महत्त्वाची आहे. सार्वजनिक परिषद सादरीकरण तज्ज्ञांचे त्वरित लक्ष वेधून घेऊ शकते, पण ही व्यापक पडताळणी प्रक्रियेची फक्त सुरुवात असते, जी ठरवते की एखादी विचित्रता उपकरणीय आवाज आहे, एखादा असामान्य पार्श्वभूमी परस्परसंवाद आहे, की खरोखरच काहीतरी नवीन असण्याची पहिली खूण आहे.
हा डिटेक्टर महत्त्वाचा का आहे
LUX-ZEPLIN, किंवा LZ, प्रयोग अत्यंत दुर्मिळ कण परस्परसंवाद शोधण्यासाठी तयार करण्यात आला आहे. तो SURF येथे जवळपास एक मैल भूमिगत आहे, जे पूर्वीचे सोन्याचे खाण क्षेत्र होते आणि आता वैज्ञानिक सुविधेत रूपांतरित झाले आहे; वरच्या खडकांचा थर सूक्ष्म मोजमापांवर परिणाम करू शकणाऱ्या कॉस्मिक किरणांपासून उपकरणाचे संरक्षण करण्यात मदत करतो. डिटेक्टर स्वतः एका जोरदार संरक्षित टँकमध्ये 10 टन अतिशुद्ध द्रव झेनॉन वापरतो.
अभियांत्रिकी इतकी सोपी नसली तरी मूलभूत कल्पना सरळ आहे. एखादा डार्क मॅटर कण डिटेक्टरमधून जाऊन झेनॉन अणूशी टक्कर देत असेल, तर त्या टक्करमुळे प्रकाशाचा एक सूक्ष्म झोत तयार होऊ शकतो. आव्हान असे की अनेक सामान्य प्रक्रिया देखील संकेत निर्माण करू शकतात, त्यामुळे संशोधकांना त्या पार्श्वभूमी अत्यंत काळजीपूर्वक दूर कराव्या किंवा मॉडेल कराव्या लागतात. LZ टीममध्ये 39 संस्थांमधील सुमारे 250 शास्त्रज्ञ आणि अभियंते आहेत, आणि Lawrence Berkeley National Laboratory अमेरिकेच्या ऊर्जा विभागासाठी हा प्रयोग व्यवस्थापित करते.
डार्क मॅटर दुर्बिणींना दिसत नाही, कारण ते पारंपरिक उपकरणांना दिसू शकेल अशा प्रकारे प्रकाश उत्सर्जित, शोषित किंवा परावर्तित करत नाही. तरीही खगोलशास्त्रज्ञ आकाशगंगांच्या फिरण्याच्या पद्धती, आकाशगंगा समूहांचे वर्तन, आणि गुरुत्वाकर्षण मोठ्या प्रमाणावरील वैश्विक संरचना कशी घडवते यावरून त्याच्या अस्तित्वाचा अंदाज लावतात. सध्याच्या अंदाजांनुसार विश्वाच्या वस्तुमानापैकी सुमारे 85% डार्क मॅटर आहे. त्यामुळे ते विश्वशास्त्रात मध्यवर्ती ठरते, पण त्याची कणीय ओळख अजूनही अज्ञात आहे.
टीमने प्रत्यक्षात काय शोधले
मार्च 2023 ते एप्रिल 2024 दरम्यान गोळा केलेल्या 220 दिवसांच्या डेटाच्या आढाव्यातून ही विचित्रता समोर आली. दिलेल्या अहवालानुसार, आधीच्या विश्लेषणात weakly interacting massive particle, किंवा WIMP, या साध्या वर्गांतील परस्परसंवादांशी संबंधित मंद संकेतांवर लक्ष केंद्रित केले होते. पुढील विश्लेषणात अधिक ऊर्जावान परस्परसंवादांचा समावेश करण्यासाठी शोध विस्तारित करण्यात आला.
त्या विस्तारित शोध क्षेत्रात, संशोधकांना असे एक घटना आढळली ज्याचे न्यूक्लियर रीकॉयल ऊर्जा स्पेक्ट्रम ज्ञात पार्श्वभूमी प्रक्रियांद्वारे स्पष्ट करणे कठीण होते. Brown University चे प्राध्यापक आणि LUX-ZEPLIN प्रवक्ते Rick Gaitskell यांनी त्या घटनेचे वर्णन “खूपच उत्सुकता वाढवणारी” असे केले, कारण ती अपेक्षित डार्क मॅटर शोधाशी संबंधित भागात आणि जिथे पार्श्वभूमी पातळी खूप कमी आहे तिथे आढळली. त्याच वेळी, टीमने डार्क मॅटर पाहिल्याचा दावा केलेला नाही, यावर त्यांनी भर दिला.
ही सावधगिरी केवळ नेहमीची वैज्ञानिक शिष्टाचार नाही. एकल-घटना निकाल स्वभावतः नाजूक असतात. दुर्मीळ-घटना भौतिकशास्त्राचे प्रयोग कॅलिब्रेशन सुधारण्यात, दूषण नाकारण्यात, आणि सांख्यिकीय मॉडेल अधिक अचूक करण्यात वर्षे घालवू शकतात, कारण एकच अपवाद जवळून तपासल्यावर नाहीसा होऊ शकतो. डार्क मॅटर शोधांच्या इतिहासात असे अनेक आशादायक संकेत आहेत जे पुढील विश्लेषणात टिकले नाहीत. सहयोगी टीम पुरावा ओलांडणारे दावे न करता, वैज्ञानिक समुदायाने तपासणी करण्याइतक्या लवकर ही विचित्रता शेअर करण्याचा प्रयत्न करत असल्याचे दिसते.
जर ती घटना अखेरीस डार्क मॅटरशी जोडली गेली, तर टीमच्या विश्लेषणानुसार जबाबदार कणाचे वस्तुमान प्रोटॉनच्या वस्तुमानाच्या 200 पटांपेक्षा जास्त असेल. त्यामुळे तो WIMP-शैलीच्या उमेदवारांच्या जड श्रेणीत बसेल, जी डार्क मॅटर सिद्धांतातील दीर्घकाळ प्रमुख शक्यतांपैकी एक आहे. पण हा अर्थ अजूनही काल्पनिक आहे. या टप्प्यावर, हा निकाल सहज न समजावता येणारा एक डेटा बिंदू म्हणून समजणे अधिक योग्य आहे.
एक घटना तरीही का महत्त्वाची ठरू शकते
कण भौतिकशास्त्राबाहेर, एका घटनेवर आधारित अहवाल अपुरा वाटू शकतो. डार्क मॅटर शोधात मात्र, दुर्मिळताच संपूर्ण पाया आहे. खरे परस्परसंवाद अस्तित्वात असतील तर ते अत्यंत दुर्मिळ असतील, या अपेक्षेभोवती हे प्रयोग बांधले गेले आहेत. संबंधित प्रश्न हा नाही की एक घटना पूर्ण अर्थाने लहान वाटते का, तर ती योग्य ठिकाणी, योग्य गुणधर्मांसह, आणि पार्श्वभूमी अपेक्षांपासून अर्थपूर्ण फरक दाखवत आहे का.
म्हणूनच या निकालाबद्दल वापरलेली भाषा खूप महत्त्वाची आहे. संशोधक ही घटना पुरावा म्हणून मांडत नाहीत. ते तिला अशा आकर्षक विचित्रतेप्रमाणे सादर करत आहेत, अशा डिटेक्टरमध्ये जो याच प्रकारचा दुर्मिळ परस्परसंवाद वेगळा करण्यासाठी तयार करण्यात आला आहे. पुढील टप्प्यांत कदाचित अधिक सखोल पार्श्वभूमी तपासणी, डिटेक्टर कॅलिब्रेशनशी तुलना, आणि अशाच घटना पुन्हा दिसतात का हे पाहण्यासाठी डेटा संकलन चालू ठेवणे यांचा समावेश असेल.
जर संबंधित संकेतांसह अतिरिक्त घटना दिसल्या, तर या आठवड्याच्या अहवालाचे वैज्ञानिक महत्त्व पटकन बदलू शकते. एक नमुना एकट्या घटनेपेक्षा फारच अधिक ठोस ठरेल. काहीच समान न आढळल्यास, हा प्रसंग तरीही पुढील विश्लेषणांसाठी शोध पद्धती आणि पार्श्वभूमी मॉडेल सुधारण्यास उपयोगी ठरू शकतो.
धैर्याने अजूनही परिभाषित होत असलेले क्षेत्र
LZ चा निकाल हे आठवण करून देतो की अत्याधुनिक भौतिकशास्त्र बहुतेकदा स्पष्टतेपूर्वी अस्पष्टतेतून पुढे सरकते. या प्रयोगाने डार्क मॅटरचे कोडे सोडवलेले नाही, आणि सहयोगी टीम तसे म्हणतही नाही. पण त्यांनी अशी काहीतरी विचित्र गोष्ट शोधली आहे जी तज्ज्ञांचे लक्ष वेधून घेण्यास पात्र ठरेल, अशा वेळी जेव्हा हे क्षेत्र अजूनही पार्श्वभूमी आवाजापलीकडे कुठल्याही विश्वासार्ह चिन्हाच्या शोधात आहे.
तेवढेच या घडामोडीला पाहण्यासारखे बनवते. डार्क मॅटर संशोधनाने दशकानुदशके शक्तिशाली सैद्धांतिक प्रेरणा आणि अत्यल्प थेट पुरावा यांच्यात समतोल राखला आहे. एकमेव, अस्पष्टीकृत घटना तो गतिरोध संपवत नाही. मात्र ती बोर्डवर एक नवे चिन्ह नोंदवते आणि येत्या महिन्यांत समुदायाला तपासण्यासाठी, आव्हान देण्यासाठी, आणि नाकारण्यासाठी किंवा त्यावर पुढे बांधणी करण्यासाठी ठोस संकेत देते.
हा लेख Universe Today च्या रिपोर्टिंगवर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.
Originally published on universetoday.com
