विंडचाइम प्रयोग गुरुत्वाकर्षण का उपयोग डार्क मैटर 'विंड' के शिकार के लिए कर सकता है

जनता से रिश्ता वेबडेस्क। सीधे तौर पर डार्क मैटर का पता लगाने का रहस्य हवा में उड़ सकता है।

ब्रह्मांड में दृश्यमान पदार्थ से लगभग 8 से 1 अधिक होने के बावजूद रहस्यमय पदार्थ वैज्ञानिकों से दूर रहता है। सभी प्रयोगशालाएं डार्क मैटर का प्रत्यक्ष रूप से पता लगाने का प्रयास करती हैं - केवल अप्रत्यक्ष रूप से सितारों और आकाशगंगाओं की गति पर इसके गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव से देखा जाता है - चला गया है अधूरा।

उन प्रयासों ने इस उम्मीद पर भरोसा किया है कि डार्क मैटर का गुरुत्वाकर्षण के अलावा सामान्य पदार्थ के साथ कम से कम कुछ अन्य इंटरैक्शन है (एसएन: 10/25/16)। लेकिन विंडचाइम नामक एक प्रस्तावित प्रयोग, हालांकि दशकों से महसूस किया जा रहा है, कुछ नया करने की कोशिश करेगा: यह केवल उस बल का उपयोग करके अंधेरे पदार्थ की खोज करेगा जिसे महसूस करने की गारंटी है - गुरुत्वाकर्षण।

"मूल विचार अत्यंत सरल है," सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी डैनियल कार्नी कहते हैं, जिन्होंने मई में ऑरलैंडो, Fla में अमेरिकन फिजिकल सोसाइटी के परमाणु आणविक और ऑप्टिकल भौतिकी विभाग की एक बैठक में इस योजना का वर्णन किया था। एक हवा, विंडचाइम डिटेक्टर एक काले पदार्थ "हवा" को समझने की कोशिश करेगा जो पृथ्वी के पिछले हिस्से को उड़ा रहा है क्योंकि सौर मंडल आकाशगंगा के चारों ओर घूमता है।

यदि आकाशगंगा ज्यादातर डार्क मैटर का बादल है, जैसा कि खगोलीय माप से पता चलता है, तो हमें इसके माध्यम से लगभग 200 किलोमीटर प्रति सेकंड की गति से जाना चाहिए। यह एक डार्क मैटर विंड बनाता है, उसी कारण जब आप चलती कार की खिड़की से अपना हाथ बाहर निकालते हैं तो आपको हवा का एहसास होता है।

विंडचाइम डिटेक्टर इस धारणा पर आधारित है कि पेंडुलम का एक संग्रह हवा में झूल जाएगा। बैकयार्ड विंड चाइम्स के मामले में, यह धातु की छड़ें या लटकती हुई घंटियाँ हो सकती हैं जो चलती हवा में झूमती हैं। डार्क मैटर डिटेक्टर के लिए, पेंडुलम मिनट की सरणियाँ हैं, अल्ट्रासेंसिटिव डिटेक्टर जिन्हें गुरुत्वाकर्षण बल द्वारा झटका दिया जाएगा जो वे डार्क मैटर के बिट्स को पार करने से महसूस करते हैं। धातु की झंकार से उछलते हुए हवा के अणुओं के बजाय, काले पदार्थ की हवा बनाने वाले कणों का गुरुत्वाकर्षण आकर्षण विशिष्ट तरंगों का कारण बनता है क्योंकि यह एक बॉक्स में एक अरब या उससे अधिक सेंसर के माध्यम से प्रति मीटर लगभग एक मीटर मापता है।

विंडचाइम डिटेक्टर सेटअप का प्रतिनिधित्व करने वाले पेंडुलम की पांच पंक्तियों का चित्रण

विंडचाइम डिटेक्टर के भीतर (छोटे पेंडुलम की एक सरणी के रूप में दिखाया गया है), एक गुजरने वाला डार्क मैटर कण (लाल बिंदु) गुरुत्वाकर्षण रूप से सेंसर (नीले वर्गों) पर टग जाएगा और एक पता लगाने योग्य लहर का कारण बनेगा, बहुत कुछ एक पिछवाड़े विंड चाइम के माध्यम से बहने वाली हवा की तरह।

हालांकि गुरुत्वाकर्षण का उपयोग करके डार्क मैटर की खोज करना तर्कसंगत लग सकता है, लेकिन लगभग 40 वर्षों में किसी ने भी यह कोशिश नहीं की है कि वैज्ञानिक लैब में डार्क मैटर का पीछा कर रहे हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि गुरुत्वाकर्षण, तुलनात्मक रूप से, एक बहुत ही कमजोर बल है और प्रयोगों में इसे अलग करना मुश्किल है।

कैलिफ़ोर्निया में लॉरेंस बर्कले नेशनल लेबोरेटरी के कार्नी कहते हैं, "आप सेंसर में गुरुत्वाकर्षण संकेत [कारण] के लिए अंधेरे पदार्थ की तलाश में हैं।" "और तुम बस पूछो। . . क्या मैं संभवतः इस गुरुत्वाकर्षण संकेत को देख सकता हूँ? जब आप पहली बार अनुमान लगाते हैं, तो उत्तर नहीं है। यह वास्तव में काफी मुश्किल होने वाला है।"

इसने कार्नी और सहकर्मियों के एक छोटे समूह को 2020 में वैसे भी इस विचार की खोज करने से नहीं रोका। "तीस साल पहले, यह प्रस्ताव करने के लिए पूरी तरह से पागल होता," वे कहते हैं। "यह अभी भी पागल है, लेकिन यह सीमावर्ती पागलपन की तरह है।"

विंडचाइम परियोजना सहयोग तब से 20 भौतिकविदों को शामिल करने के लिए विकसित हुआ है। उनके पास वाणिज्यिक एक्सेलेरोमीटर से निर्मित एक प्रोटोटाइप विंडचाइम है और इसका उपयोग सॉफ्टवेयर और विश्लेषण को विकसित करने के लिए कर रहे हैं जो डिटेक्टर के अंतिम संस्करण की ओर ले जाएगा, लेकिन यह अंतिम डिजाइन से बहुत दूर है। कार्नी का अनुमान है कि भारी डार्क मैटर से भी गुरुत्वाकर्षण को मापने के लिए पर्याप्त सेंसर विकसित करने में कुछ और दशक लग सकते हैं।

कार्नी लेजर इंटरफेरोमीटर ग्रेविटेशनल-वेव इंटरफेरोमीटर, या एलआईजीओ के विकास पर समयरेखा को आधार बनाता है, जिसे ब्लैक होल के टकराने से आने वाले गुरुत्वाकर्षण तरंगों को देखने के लिए डिज़ाइन किया गया था (एसएन: 2/11/16)। जब एलआईजीओ की पहली बार कल्पना की गई थी, वे कहते हैं, यह स्पष्ट था कि प्रौद्योगिकी को सौ मिलियन गुना सुधारना होगा। दशकों के विकास के परिणामस्वरूप एक वेधशाला बन गई जो आकाश को गुरुत्वाकर्षण तरंगों में देखती है। विंडचाइम के साथ, "हम ठीक उसी नाव में हैं," वे कहते हैं।

अपने अंतिम रूप में भी, विंडचाइम केवल डार्क मैटर बिट्स के प्रति संवेदनशील होगा जो मोटे तौर पर धूल के महीन कण का द्रव्यमान होता है। यह ज्ञात कणों के स्पेक्ट्रम पर बहुत बड़ा है - एक प्रोटॉन के द्रव्यमान के दस लाख ट्रिलियन गुना से अधिक।

एन आर्बर में मिशिगन विश्वविद्यालय के एक भौतिक विज्ञानी कैथरीन फ़्रीज़ कहते हैं, "[उस पैमाने] पर बहुत ही दिलचस्प डार्क मैटर के उम्मीदवार हैं जो निश्चित रूप से देखने लायक हैं ... प्रारंभिक ब्रह्मांड से प्राइमर्डियल ब्लैक होल सहित।" विंडचाइम सहयोग का हिस्सा। ब्लैक होल धीरे-धीरे वाष्पित हो जाते हैं, द्रव्यमान को वापस अंतरिक्ष में लीक कर देते हैं, वह नोट करती है, जिससे कई अवशेष बन सकते हैं