बृहस्पति का उपयोग डार्क मैटर डिटेक्टर के रूप में किया गया था

2023 लेखक: Bryan Walter | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-05-21 22:25

भौतिकविदों ने पहली बार बृहस्पति के गामा विकिरण का विश्लेषण काले पदार्थ के विनाश के निशान की तलाश में किया है। वैज्ञानिकों के अनुसार, गैस के दिग्गज, जैसे ही वे गांगेय प्रभामंडल के माध्यम से आगे बढ़ते हैं, अपने बड़े द्रव्यमान और कम तापमान के कारण काले पदार्थ के कणों को पकड़ सकते हैं और जमा कर सकते हैं। विश्लेषण के दौरान, शोधकर्ताओं ने फर्मी गामा-रे टेलीस्कोप के संचालन के 12 वर्षों में संचित डेटा का अध्ययन किया, लेकिन उनमें गामा क्वांटा की अधिकता का कोई पुख्ता सबूत नहीं मिला, जिसका स्रोत डार्क मैटर हो सकता है।. हालांकि, दूरबीन की संवेदनशीलता सीमा के निचले सिरे पर, भौतिक विज्ञानी बृहस्पति के गामा विकिरण की तीव्रता में एक शिखर दर्ज करने में सक्षम थे, जिसके लिए नई पीढ़ी के दूरबीनों की मदद से अतिरिक्त विश्लेषण की आवश्यकता होती है। लेख का एक प्रीप्रिंट arxiv.org पर उपलब्ध है।

भौतिक विज्ञानी बहुत लंबे समय से अज्ञात मूल के अतिरिक्त पदार्थ की तलाश कर रहे हैं, जिसके बारे में हम अप्रत्यक्ष रूप से कई देखी गई घटनाओं से जानते हैं। तो, इस तरह के पदार्थ का अस्तित्व जो सीधे विद्युत चुम्बकीय संपर्क में भाग नहीं लेता है, लेकिन साथ ही ब्रह्मांड में पदार्थ के द्रव्यमान का 85 प्रतिशत बनाता है, आकाशगंगाओं के बाहरी क्षेत्रों की असामान्य रूप से उच्च घूर्णन गति की व्याख्या करेगा।, गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग के प्रभाव, और यहां तक कि अवशेष विकिरण की विषमताओं में भी विशेषताएं। यह पदार्थ का यह काल्पनिक रूप है जिसे अंधेरा कहा जाता था, लेकिन इसके पंजीकरण पर प्रयोगों की प्रचुरता के बावजूद इसका प्रत्यक्ष रूप से पता लगाना अभी तक संभव नहीं हो पाया है।

अध्ययन की गई वस्तुओं के विभिन्न पैमानों पर डार्क मैटर का पता लगाने का प्रयास किया जा रहा है, जिसमें सामान्य पदार्थ के साथ इसकी बातचीत के विभिन्न प्रकार के तंत्र हैं। इसलिए, परमाणुओं के ऊर्जा स्पेक्ट्रा में मध्यवर्ती द्रव्यमान के डार्क बोसॉन के निशान मांगे जाते हैं, डार्क मैटर के सबसे हल्के कणों का अस्तित्व परमाणु घड़ियों के प्रयोगों में सीमित है, और बड़ी संख्या में वास्तविक का उपयोग करके सुपरहैवी डार्क कणों का पता लगाने का प्रस्ताव है। पेंडुलम हालाँकि, इन सभी प्रयोगों से पता चलता है कि पृथ्वी पर एक डिटेक्टर के साथ बातचीत करके डार्क मैटर खुद को महसूस करेगा। लेकिन एक और दृष्टिकोण है: आप बड़े पैमाने पर वस्तुओं के बगल में अपने प्राकृतिक समूहों को देखकर डार्क मैटर का पता लगा सकते हैं और उसका अध्ययन कर सकते हैं, जिससे यह गुरुत्वाकर्षण संपर्क के कारण आकर्षित होगा। इसके लिए भौतिक विज्ञानी एस्ट्रोफिजिकल न्यूट्रिनो को पंजीकृत करते हैं, जो कि डार्क मैटर के विनाश के दौरान कॉम्पैक्ट उपग्रह आकाशगंगाओं में पैदा हो सकते हैं।

स्टैनफोर्ड यूनिवर्सिटी की रेबेका लीन और स्टॉकहोम यूनिवर्सिटी के टिम लिंडेन ने डार्क मैटर खोजने के लिए एक समान दृष्टिकोण अपनाया। भौतिकविदों ने सुझाव दिया है कि जो वस्तु बड़ी मात्रा में डार्क मैटर को आकर्षित करती है और जमा करती है वह बृहस्पति हो सकती है, और इसका उपयोग सीधे पदार्थ के इस रूप के अस्तित्व के निशान की खोज के लिए किया जा सकता है। इस विकल्प के पक्ष में तीन कारक बोलते हैं: बृहस्पति एक साथ भारी, ठंडा और पृथ्वी के करीब स्थित है। एक बड़ा द्रव्यमान डार्क मैटर को अधिक आकर्षित करने की अनुमति देता है, एक अपेक्षाकृत कम तापमान (उदाहरण के लिए, सूर्य की तुलना में) का अर्थ है कि बहुत अधिक गतिज ऊर्जा डार्क मैटर कणों द्वारा स्थानांतरित नहीं की जाएगी, जिसका अर्थ है कि इसकी बड़ी मात्रा होगी बृहस्पति के आसपास रखा। अंत में, पृथ्वी से निकटता गामा क्वांटा के एक बड़े प्रवाह को दर्ज करने की अनुमति देती है, जो भौतिकविदों की स्थापित राय के अनुसार, काले पदार्थ के विनाश के दौरान पैदा हुए लंबे समय तक रहने वाले कणों के क्षय के दौरान प्रकट हो सकती है। यह मध्यवर्ती कण हैं जो डार्क मैटर को दर्ज करने के लिए इस तरह के दृष्टिकोण को संभव बनाते हैं: बाद वाले को बृहस्पति के केंद्र में जमा होना चाहिए, और ये कण अपनी घनी परतों को छोड़ने और इसके बाहर क्षय करने में सक्षम हैं, जबकि गामा क्वांटा स्वयं नहीं होगा ग्रह के केंद्र से बाहर निकलने में सक्षम।

मध्यवर्ती लंबे समय तक रहने वाले कणों के निर्माण और गामा क्वांटा में उनके क्षय के साथ बृहस्पति के केंद्र में काले पदार्थ के विनाश का योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व

विश्लेषण के दौरान, वैज्ञानिकों ने फर्मी गामा-रे टेलीस्कोप द्वारा 12 वर्षों के अवलोकन के दौरान जमा किए गए डेटा का अध्ययन किया।दूरबीन द्वारा दर्ज गामा विकिरण में बृहस्पति के योगदान को निर्धारित करने के लिए, भौतिकविदों ने ग्रह से 45 डिग्री के आसपास के क्षेत्र में आकाश के एक हिस्से को देखा, और एक पृष्ठभूमि के रूप में उन्होंने उस समय के लिए औसत डेटा लिया जब गैस विशाल था आकाश के इस क्षेत्र के बाहर। पृष्ठभूमि और अवलोकनों के बीच के अंतर से, शोधकर्ताओं ने निर्णय लिया कि बृहस्पति से सीधे दूरबीन में एक निश्चित ऊर्जा के कितने गामा क्वांटा पहुंचे। नतीजतन, अधिकांश ऊर्जा रेंज के लिए, वैज्ञानिक रिकॉर्ड किए गए गामा विकिरण के स्पेक्ट्रम में बृहस्पति के महत्वपूर्ण योगदान का पता लगाने में सक्षम नहीं हैं।

ऊर्जा में गामा-रे डेटा बृहस्पति के आसपास के क्षेत्र में 1 से 3 GeV तक होता है। ऊपरी बाएँ - बृहस्पति सहित, ऊपर दाएँ - पृष्ठभूमि, नीचे बाएँ - डेटा और पृष्ठभूमि के बीच का अंतर, निचला दाएँ - फ़र्मी टेलीस्कोप के रिज़ॉल्यूशन के भीतर बृहस्पति

ऊर्जा में गामा विकिरण पर डेटा बृहस्पति के आसपास के क्षेत्र में 10 से 15 मेगाइलेक्ट्रॉनवोल्ट तक होता है। ऊपरी बाएँ - बृहस्पति सहित, ऊपर दाएँ - पृष्ठभूमि, नीचे बाएँ - डेटा और पृष्ठभूमि के बीच का अंतर, निचला दाएँ - फ़र्मी टेलीस्कोप के रिज़ॉल्यूशन के भीतर बृहस्पति

अपवाद 10 और 15 मेगाइलेक्ट्रॉनवोल्ट के बीच ऊर्जा के साथ गामा क्वांटा के लिए प्राप्त डेटा था - फर्मी टेलीस्कोप में डिटेक्टर की क्षमताओं की निचली सीमा। इस ऊर्जा श्रेणी में, बृहस्पति का योगदान महत्वपूर्ण साबित हुआ, विशेष रूप से 11.2 मेगाइलेक्ट्रॉनवोल्ट से कम ऊर्जा के लिए: इस श्रेणी के लिए, यह 4, 6σ की सांख्यिकीय सटीकता के साथ कहा जा सकता है कि गैस विशाल ने अतिरिक्त गामा क्वांटा उत्सर्जित किया। फिर भी, लेखक सावधानी के साथ प्राप्त आंकड़ों का इलाज करते हैं, क्योंकि फर्मी टेलीस्कोप की अनुमेय ऊर्जा के बहुत किनारे पर टिप्पणियों में एक बहुत बड़ी त्रुटि है। वैज्ञानिकों का मानना है कि AMEGO और e-ASTROGAM वेधशालाओं को लॉन्च करते समय प्राप्त डेटा को सत्यापित किया जाना चाहिए, जो कई मेगाइलेक्ट्रॉनवोल्ट की ऊर्जा के साथ गामा क्वांटा को पंजीकृत करने के लिए आदर्श होगा। हालांकि, पहले से ही अब, प्राप्त आंकड़ों के आधार पर, भौतिकविदों ने सामान्य पदार्थ के साथ डार्क मैटर की बातचीत पर प्रतिबंध लगाने में कामयाबी हासिल की है, जो पहले प्राप्त थ्रेसहोल्ड से अधिक परिमाण के आदेश हैं।

द्रव्यमान के फलन के रूप में एक काले कण के प्रकीर्णन अनुप्रस्थ काट पर प्रतिबंध प्राप्त किया

आश्चर्य नहीं कि शोधकर्ता प्राप्त आंकड़ों की विश्वसनीयता के बारे में आश्वस्त होना चाहते हैं: हमने हाल ही में इस बारे में बात की थी कि कैसे ANAIS प्रयोग ने डार्क मैटर DAMA / LIBRA की खोज पर एक और प्रयोग के परिणामों को पुन: पेश नहीं किया, जो लगभग 20 वर्षों से है काले कणों के पंजीकरण के निशान की रिपोर्टिंग। और भौतिकविदों के लिए डार्क मैटर इतना महत्वपूर्ण क्यों है, इसके बारे में आप हमारी सामग्री "ब्रह्मांड का अदृश्य सीमेंट" में पढ़ सकते हैं।