किंग्स कॉलेज लंदन, हार्वर्ड यूनिवर्सिटी, यूसी बर्कले और अन्य संस्थानों के शोधकर्ताओं की एक टीम ने ब्रह्मांड के सबसे बड़े रहस्यों में से एक को सुलझाने की दिशा में एक बड़ा कदम उठाया है। उन्होंने एक शक्तिशाली नए डिटेक्टर का आधार तैयार किया है जो केवल 15 वर्षों के भीतर डार्क मैटर—वह अदृश्य पदार्थ जिसे समस्त पदार्थ का 85% माना जाता है—की पहचान कर सकता है।
इस सफलता के केंद्र में एक उपकरण है जिसे “कॉस्मिक कार रेडियो नाम दिया गया है, जिसे एक्सियंस का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किया गया है, सैद्धांतिक कण जिन्हें डार्क मैटर बनाने वाला माना जाता है। माना जाता है कि ये कण रेडियो तरंगों की तरह प्रतिध्वनित होते हैं, और इस उपकरण को उस संकेत के साथ तालमेल बिठाने के लिए डिज़ाइन किया जा रहा है।
नेचर में प्रकाशित यह अध्ययन बताता है कि कैसे यह तकनीक अब तक की सबसे सटीक पहचान विधि प्रदान कर सकती है—जो डार्क मैटर अनुसंधान में एक बिल्कुल नया आयाम खोलती है।
ब्रह्मांड की गुप्त आवृत्तियों से जुड़ना
नए डिज़ाइन किए गए एक्सियन क्वासिपार्टिकल (AQ) पर आधारित प्रस्तावित डिटेक्टर, एक कॉस्मिक रेडियो रिसीवर की तरह काम करेगा। एक्सियन सामान्य पदार्थ के साथ कमज़ोर रूप से अंतःक्रिया करेंगे, लेकिन दोलनशील तरंगों की तरह व्यवहार करेंगे, टेराहर्ट्ज़ आवृत्तियों पर मंद ऊर्जा उत्सर्जित करेंगे। AQ पदार्थ को इन आवृत्तियों पर प्रतिध्वनि करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, और जब यह एक्सियन से मेल खाता है, तो यह प्रकाश की छोटी-छोटी चमक उत्सर्जित करेगा—अनिवार्य रूप से एक डार्क मैटर सिग्नल से “जुड़ते हुए”।
डॉ. किंग्स कॉलेज लंदन के डेविड मार्श ने बताया, “अब हम एक डार्क मैटर डिटेक्टर बना सकते हैं जो मूलतः एक कॉस्मिक कार रेडियो है, जो व्यापक आकाशगंगा की आवृत्तियों को तब तक ट्यून करता रहेगा जब तक हमें एक्सियन नहीं मिल जाता। हमारे पास पहले से ही यह तकनीक है, अब बस पैमाने और समय की बात है।”
अब तक का सबसे संवेदनशील डिटेक्टर बनाना
टीम का AQ मैंगनीज बिस्मथ टेल्यूराइड (MnBi₂Te₄) का उपयोग करके बनाया गया है, जो असाधारण क्वांटम और चुंबकीय गुणों वाला एक पदार्थ है। शोधकर्ताओं ने यौगिक की 2D शीट को सावधानीपूर्वक परतदार बनाकर इस उपकरण का निर्माण किया, जो केवल परमाणुओं जितनी मोटी है, जिससे यह मंद ब्रह्मांडीय संकेतों का पता लगाने के लिए पर्याप्त संवेदनशील हो गया।
हार्वर्ड के प्रमुख लेखक जियान-जियांग किउ ने बताया कि हवा के प्रति अत्यधिक संवेदनशीलता के कारण इस पदार्थ को निर्वात में एक्सफोलिएट करना पड़ा। “चूँकि MnBi₂Te₄ हवा के प्रति बहुत संवेदनशील है, इसलिए इसके गुणों को सटीक रूप से समायोजित करने के लिए हमें इसे कुछ परमाण्विक परतों तक एक्सफ़ोलिएट करना पड़ा। इसका मतलब है कि हमें इस तरह की दिलचस्प भौतिकी देखने को मिलेगी, और यह भी पता चलेगा कि यह एक्सियन जैसी अन्य क्वांटम इकाइयों के साथ कैसे परस्पर क्रिया करता है।”
टीम का मानना है कि वे AQ पदार्थ के उत्पादन को बढ़ा सकते हैं और पाँच वर्षों में एक कार्यशील डिटेक्टर बना सकते हैं, जिसके बाद एक दशक तक टेराहर्ट्ज़ स्पेक्ट्रम का स्कैन किया जाएगा जहाँ एक्सियन स्थित माने जाते हैं।
एक्सियन पर अंतिम चरण
एक्सियन अनुसंधान को लेकर उत्साह बढ़ रहा है। “डार्क मैटर शोधकर्ता होने के लिए यह वास्तव में एक रोमांचक समय है,” डॉ. मार्श ने कहा। “अब एक्सियंस के बारे में उतने ही शोधपत्र प्रकाशित हो रहे हैं जितने हिग्स बोसॉन की खोज से एक साल पहले उसके बारे में प्रकाशित हुए थे।”
नया AQ डिटेक्टर डार्क मैटर की खोज में एक महत्वपूर्ण उपकरण जोड़ता है। अगर यह तकनीक अनुमान के मुताबिक काम करती है, तो यह अंततः शोधकर्ताओं को एक्सियंस का पता लगाने और, इसके विस्तार से, डार्क मैटर की प्रकृति का खुलासा करने में सक्षम बना सकता है—एक ऐसा ब्रह्मांडीय रहस्य जो दशकों से बना हुआ है।
स्रोत: द डेली गैलेक्सी / डिग्पू न्यूज़टेक्स