இருள் பருப்பொருளின் மிக வலுவான குறிப்பை கண்டறிந்த LZ சோதனை

இருள் பருப்பொருள் சோதனையான LUX-ZEPLIN (LZ)-இன் புதிய பகுப்பாய்வு, அறியப்பட்ட பின்னணி மூலங்களால் விளக்க கடினமான ஒரு தனித்த துகள் நிகழ்வைப் பதிவு செய்துள்ளது. இந்த சோதனை இதுவரை அறிவித்துள்ள மிக வலுவான இருள் பருப்பொருள் குறிப்பு இதுவே. இந்த முடிவு ஒரு கண்டுபிடிப்பு எனக் கூறுவதற்குத் தேவையான தரத்தை விட மிகக் குறைவாக இருந்தாலும், விஞ்ஞானிகள் இது பரந்த ஆராய்ச்சி சமூகத்துடன் பகிரும் அளவுக்கு சுவாரஸ்யமானது என்கின்றனர்.

அமெரிக்காவின் தென் டகோட்டாவில் உள்ள சான்ஃபோர்டு நிலத்தடி ஆராய்ச்சி வசதியில் (SURF) கிட்டத்தட்ட ஒரு மைல் நிலத்தடியில் LZ இயங்குகிறது. 39 நிறுவனங்களைச் சேர்ந்த 250 விஞ்ஞானிகளும் பொறியாளர்களும் இங்கு பணியாற்றுகின்றனர். இவர்கள் இருள் பருப்பொருள் துகள்களுடன் — குறிப்பாக WIMP (பலவீனமாக ஊடாடும் பாரிய துகள்கள்) எனப்படும் கற்பனை துகள்களுடன் — மோதல்களை கண்காணிக்க 10 டன் அதி-தூய திரவ சீனானைப் பயன்படுத்துகின்றனர். இந்த சோதனையை அமெரிக்க ஆற்றல் துறையின் லாரன்ஸ் பெர்க்லி தேசிய ஆய்வகம் நிர்வகிக்கிறது. இருள் பருப்பொருள் பிரபஞ்சத்தின் மொத்தப் பருப்பொருளில் சுமார் 85 சதவீதத்தை உருவாக்குகிறது என நம்பப்படுகிறது, ஆனால் இதுவரை அது நேரடியாகக் காணப்படவில்லை.

இந்தப் பகுப்பாய்விற்காக, ஆராய்ச்சியாளர்கள் மார்ச் 2023 முதல் ஏப்ரல் 2024 வரை சேகரிக்கப்பட்ட 220 நாள் தரவை ஆய்வு செய்தனர். எளிய WIMP மோதல்களுக்கு அப்பால், கண்டறியும் கருவிக்குள் அதிக ஆற்றலை வெளியிடக்கூடிய மோதல்களையும் உள்ளடக்கியவாறு தேடலை விரிவுபடுத்தினர். பிரவுன் பல்கலைக்கழக பேராசிரியரும் LZ-இன் செய்தித் தொடர்பாளருமான ரிக் கெய்ட்ஸ்கெல் இதைப் பற்றி தெரிவித்தார். "இருள் பருப்பொருள் தோன்றும் எனும் பகுதியில், போட்டி பின்னணிகள் மிகக் குறைவாக உள்ள நிலையில் இந்த நிகழ்வு எங்கள் தரவில் தென்படுவது மிகுந்த ஆர்வத்தை அளிக்கிறது" என்று அவர் கூறினார். "ஒரே ஒரு நிகழ்வுடன், நாங்கள் அவசரப்பட விரும்பவில்லை. இருள் பருப்பொருளைக் கண்டோம் என நாங்கள் கூறவில்லை" என்றும் அவர் மேலும் தெரிவித்தார்.

இந்த நிகழ்வை ஒரு WIMP ஏற்படுத்தியிருந்தால், அது குறைந்தது 200 GeV/c² நிறை கொண்டதாக இருக்கும் — இது புரோட்டானின் நிறையை விட 200 மடங்கிற்கும் அதிகம். இது விஞ்ஞானிகள் பாரம்பரியமாகத் தேடி வந்த எளிய மாதிரிகளுக்கு அப்பாற்பட்ட ஒரு வகை மோதலைக் குறிக்கும். இந்த முடிவு 2.6 சிக்மா புள்ளியியல் முக்கியத்துவத்தை எட்டியுள்ளது. அதாவது, அறியப்பட்ட பின்னணி செயல்முறைகளால் இதை விளக்க முடியும் என்பதற்கான வாய்ப்பு சுமார் 0.5 சதவீதம் மட்டுமே. துகள் இயற்பியலாளர்கள் பொதுவாக ஒரு கண்டுபிடிப்பை அறிவிக்க முன் 5-சிக்மா முக்கியத்துவம் தேவை எனக் கருதுகின்றனர்.

சாம் எரிக்சன், பிரிஸ்டல் பல்கலைக்கழக மூத்த ஆராய்ச்சி அறிஞரும் இந்த ஆய்வின் முதன்மை ஆசிரியருமானவர், இதைப் பற்றி தெரிவித்தார். "இந்த தரவுத்தொகுப்பில் நாங்கள் இதுவரை ஆராயாத ஒரு பகுதியில் இது ஒரு விரிவான ஆய்வு" என்று அவர் கூறினார். "பின்னணி நிகழ்வுகளுக்கான அனைத்து சாத்தியமான காரணங்களையும் புரிந்துகொள்ள மாதக்கணக்கான கூடுதல் முயற்சியை நாங்கள் செலவிட்டோம்" என்றும் அவர் மேலும் தெரிவித்தார். இந்த முடிவுகள் ஜப்பானில் நடந்த 2026 TeV பார்ட்டிகல் ஆஸ்ட்ரோபிசிக்ஸ் மாநாட்டில் வெளியிடப்பட்டன. இந்த ஆய்வறிக்கையை arXiv-இல் வெளியிடவும், பிசிக்கல் ரிவியூ லெட்டர்ஸ் இதழுக்கு அனுப்பவும் திட்டமிடப்பட்டுள்ளது.