تاریک مادے کو مختلف طریقے سے تلاش کرنا – فزکس ورلڈ

تاریک مادّہ کائنات کے کل مادے کا تقریباً 85 فیصد بناتا ہے، اور ماہرینِ کائنات کا خیال ہے کہ اس نے کہکشاؤں کی تشکیل میں اہم کردار ادا کیا۔ ہم فلکیاتی سروے کی بدولت اس نام نہاد کہکشاں تاریک مادے کا مقام جانتے ہیں جو یہ نقشہ بناتے ہیں کہ دور دراز کی کہکشاؤں سے روشنی ہماری طرف سفر کرتے وقت کس طرح جھکتی ہے۔ لیکن اب تک، زمین کے کشش ثقل کے میدان میں پھنسے ہوئے تاریک مادے کا پتہ لگانے کی کوششیں خالی ہاتھ آئی ہیں، حالانکہ اس قسم کا تاریک مادہ – جسے تھرملائزڈ ڈارک میٹر کہا جاتا ہے – زیادہ مقدار میں موجود ہونا چاہیے۔

مسئلہ یہ ہے کہ تھرملائزڈ تاریک مادّہ کہکشاں کے تاریک مادّے سے کہیں زیادہ آہستہ سفر کرتا ہے، یعنی اس کی توانائی روایتی آلات کے لیے بہت کم ہو سکتی ہے جس کا پتہ لگانا ممکن ہے۔ میں طبیعیات دان SLAC نیشنل لیبارٹری امریکہ میں اب ایک متبادل تجویز کیا گیا ہے جس میں سپر کنڈکٹنگ کوانٹم بٹس (کوبٹس) سے بنائے گئے کوانٹم سینسر کا استعمال کرتے ہوئے مکمل طور پر نئے طریقے سے تھرملائزڈ تاریک مادے کی تلاش شامل ہے۔

ایک بالکل نیا طریقہ

نئے طریقہ کار کا خیال SLAC کی طرف سے آیا نوح کورنسکی، جو کام کر رہا تھا۔ ٹرانسمون کیوبٹس کو فوٹون اور فونن کے لیے فعال سینسر کے طور پر دوبارہ ڈیزائن کرنا. ٹرانسمون کوئبٹس کو مکمل صفر (- 273 ° C) کے قریب درجہ حرارت پر ٹھنڈا کرنے کی ضرورت ہوتی ہے اس سے پہلے کہ وہ معلومات کو ذخیرہ کرنے کے لیے کافی مستحکم ہو جائیں، لیکن ان انتہائی کم درجہ حرارت پر بھی، توانائی اکثر نظام میں دوبارہ داخل ہوتی ہے اور کوئبٹس کی کوانٹم حالتوں میں خلل ڈالتی ہے۔ ناپسندیدہ توانائی کو عام طور پر نامکمل کولنگ اپریٹس یا ماحول میں گرمی کے کچھ ذرائع پر مورد الزام ٹھہرایا جاتا ہے، لیکن کرنسکی کو یہ بات محسوس ہوئی کہ اس کی اصل بہت زیادہ دلچسپ ہو سکتی ہے: "کیا ہوگا اگر ہمارے پاس حقیقت میں بالکل ٹھنڈا نظام ہو، اور اس کی وجہ سے ہم کر سکتے ہیں۔ اسے مؤثر طریقے سے ٹھنڈا نہیں کرنا ہے کیونکہ اس پر تاریک مادے کی مسلسل بمباری ہوتی ہے؟

جب Kurinsky اس نئے امکان پر غور کر رہا تھا، اس کا SLAC ساتھی ربیکا لیان زمین کے اندر تاریک مادے کی متوقع کثافت کا حساب لگانے کے لیے ایک نیا فریم ورک تیار کر رہا تھا۔ ان نئے حسابات کے مطابق، جس کے ساتھ لیین نے کارکردگی کا مظاہرہ کیا۔ انیربن داس (اب سیول نیشنل یونیورسٹی، کوریا میں ایک پوسٹ ڈاکٹرل محقق)، یہ مقامی تاریک مادّہ کی کثافت زمین کی سطح پر بہت زیادہ ہو سکتی ہے – پہلے کی سوچ سے بہت زیادہ۔

"داس اور میں اس بات پر تبادلہ خیال کر رہے تھے کہ کون سے ممکنہ کم تھریشولڈ ڈیوائسز اس اعلی پیش گوئی شدہ تاریک مادے کی کثافت کی جانچ کر سکتے ہیں، لیکن اس علاقے میں بہت کم سابقہ ​​تجربے کے ساتھ، ہم نے اہم ان پٹ کے لیے کورنسکی کا رخ کیا،" لین بتاتے ہیں۔ "اس کے بعد داس نے نئے ٹولز کا استعمال کرتے ہوئے بکھرنے والے حساب کتاب کیے جو کسی دیے گئے مواد کے فونون (جالی کمپن) ڈھانچے کا استعمال کرتے ہوئے تاریک مادے کے بکھرنے کی شرح کو شمار کرنے کی اجازت دیتے ہیں۔"

کم توانائی کی حد

محققین نے حساب لگایا کہ ایک کوانٹم ڈارک میٹر سینسر الیکٹران وولٹ (1 meV) کے صرف ایک ہزارویں حصے کی انتہائی کم توانائیوں پر متحرک ہو جائے گا۔ یہ حد کسی بھی موازنہ کرنے والے تاریک مادّے کا پتہ لگانے والے کے مقابلے میں بہت کم ہے، اور اس کا مطلب یہ ہے کہ ایک کوانٹم ڈارک میٹر سینسر کم توانائی والے کہکشاں کے تاریک مادے کے ساتھ ساتھ زمین کے گرد پھنسے ہوئے تھرملائزڈ تاریک مادے کے ذرات کا بھی پتہ لگا سکتا ہے۔

محققین تسلیم کرتے ہیں کہ اس طرح کے ڈٹیکٹر کے دن کی روشنی دیکھنے سے پہلے بہت زیادہ کام باقی ہے۔ ایک تو، انہیں اسے بنانے کے لیے بہترین مواد کی شناخت کرنی ہوگی۔ "ہم شروع کرنے کے لیے ایلومینیم کی طرف دیکھ رہے تھے، اور یہ صرف اس لیے ہے کہ شاید یہ سب سے بہترین خصوصیات والا مواد ہے جو اب تک پکڑنے والوں کے لیے استعمال کیا گیا ہے،" لین کہتے ہیں۔ "لیکن یہ پتہ چل سکتا ہے کہ ہم جس قسم کے بڑے پیمانے پر رینج کو دیکھ رہے ہیں، اور جس قسم کا پتہ لگانے والا ہم استعمال کرنا چاہتے ہیں، شاید اس سے بہتر مواد ہو۔"

محققین کا مقصد اب اپنے نتائج کو تاریک مادے کے ماڈلز کی ایک وسیع تر کلاس تک پھیلانا ہے۔ "تجرباتی پہلو پر، Kurinsky کی لیب مقصد سے بنائے گئے سینسرز کے پہلے دور کی جانچ کر رہی ہے جس کا مقصد quasiparticle جنریشن، recombination اور پتہ لگانے کے بہتر ماڈل بنانا ہے اور qubits میں quasiparticles کے تھرملائزیشن ڈائنامکس کا مطالعہ کرنا ہے، ایسی چیز جسے بہت کم سمجھا جاتا ہے،" Leane بتاتی ہے۔ طبیعیات کی دنیا. 'ایسا لگتا ہے کہ ایک سپر کنڈکٹر میں Quasiparticles پہلے کی سوچ سے بہت کم موثر طریقے سے ٹھنڈا ہوتے ہیں۔لیکن جیسا کہ یہ حرکیات کیلیبریٹ کی جاتی ہیں اور بہتر طریقے سے ماڈلنگ کی جاتی ہیں، اس لیے نتائج کم غیر یقینی ہو جائیں گے اور ہم سمجھ سکتے ہیں کہ زیادہ حساس آلات کیسے بنائے جائیں۔

مطالعہ میں تفصیلی ہے۔ جسمانی جائزہ لینے کے خطوط.

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• پلیٹو ڈیٹا ڈاٹ نیٹ ورک ورٹیکل جنریٹو اے آئی۔ اپنے آپ کو بااختیار بنائیں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ای ایس جی۔ کاربن، کلین ٹیک، توانائی ، ماحولیات، شمسی، ویسٹ مینجمنٹ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ہیلتھ۔ بائیوٹیک اینڈ کلینیکل ٹرائلز انٹیلی جنس۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://physicsworld.com/a/looking-for-dark-matter-differently/