डार्क म्याटर पत्ता लगाउन मद्दत गर्नका लागि विश्वको सबैभन्दा गहिरो भूमिगत प्रयोगशाला विस्तार

काठमाडौं ।

विश्वको सबैभन्दा गहिरो स्थानमा रहेको र सबैभन्दा ठूलो भूमिगत भौतिकी प्रयोगशाला दक्षिणपश्चिम चीनको सिचुआन प्रान्तमा बिहीबारदेखि सञ्चालनमा आएको छ। भौतिकशास्त्रीहरूले चाइना जिनपिङ भूमिगत प्रयोगशाला (सीजेपीएल) को दोस्रो चरणमा आफ्नो अनुसन्धान सुरु गरेका छन्।

दोस्रो चरणको परियोजना, वा फ्रन्टियर फिजिक्स एक्सपेरिमेन्ट्स (डर्फ) को लागि गहिरो भूमिगत र अल्ट्रा-लो विकिरण पृष्ठभूमि सुविधा, वैज्ञानिक अनुसन्धानको लागि सबैभन्दा गहिरो, सबैभन्दा ठूलो, थप-स्वच्छ भूमिगत ठाउँको लागि तयार गर्दछ। विश्वविद्यालय र अनुसन्धान संस्थाहरूबाट कुल १० टोलीहरू त्यहाँ तैनाथ छन् र ब्रह्माण्डको रहस्यहरू अनावरण गर्न खोज्नेछ।

डार्क म्याटर पत्ता लगाउने

विशाल ब्रह्माण्डमा, धूलोको कणदेखि पृथ्वी वा नेबुलाजस्ता ग्रहमा आकारमा फरक देखिने वस्तुहरू ब्रह्माण्डको कुल द्रव्यमानको लगभग ५ प्रतिशत मात्र हुन्। बाँकी ९५ प्रतिशतमा डार्क म्याटर र डार्क इनर्जी हुन्छ।

डार्क म्याटरले देखिने पदार्थसँग अन्तरक्रिया गर्ने सम्भावना यति कम छ कि यसलाई प्रत्यक्ष रूपमा पत्ता लगाउन धेरै गाह्रो छ, जबकि सर्वव्यापी ब्रह्माण्ड किरणहरूले पनि डार्क म्याटर पत्ता लगाउन भौतिकशास्त्रीहरूको प्रयासमा ठूलो हस्तक्षेप गर्न सक्छ।

तसर्थ, एउटा प्रयोगशाला जसले ब्रह्माण्ड किरणहरूलाई रोक्न सक्छ र अत्यन्त कम विकिरण पृष्ठभूमिको साथ एक प्रयोग वातावरण र सुविधाहरू प्रदान गर्न सक्छ, जुन डार्क म्याटर पत्ता लगाउनको लागि एक पूर्व शर्त बन्छ। संयुक्त राज्य अमेरिका, जापान र केही युरोपेली देशहरूले यो आवश्यकता पूरा गर्दै भूमिगत प्रयोगशालाहरू निर्माण गरेका छन्।

सन् २००९ मा, सिङ्गुवा विश्वविद्यालय र यालोङ्ग नदी जलविद्युत विकास कम्पनी लिमिटेडले सिचुआनको लिआङ्शान यी स्वायत्त प्रान्तको जिनपिङ पर्वत मुनि २,४०० मिटरको गहिराईमा सीजेपीएलको पहिलो चरण निर्माण गर्न थाले।

रिपोर्टकाअनुसार पहिलो चरण पूरा भएर २०१० को अन्त्यमा प्रयोगमा ल्याईएको थियो, जहाँ लगभग ४ हजार क्यूबिक मिटरको कोठा क्षमताको विशेषता छ। २,४०० मिटर जति बाक्लो चट्टानहरूका कारणले, प्रयोगशाला ब्रह्माण्ड किरणहरूको सानो प्रवाहमा मात्र उजागर भएको छ जुन सतहमा पाइने एक सयौं मिलियनको केहि मात्रा मात्र हो।

सीजेपीएलको पहिलो चरणमा दुई अनुसन्धान टोलीहरू, सिङ्गुवा विश्वविद्यालयबाट चाइना डार्क म्याटर एक्सपेरिमेन्ट (China Dark Matter Experiment (सीडीईएक्स-CDEX) समूह र साङ्घाई जियाओ टोम युनिभर्सिटीबाट पान्डाएक्स (PandaX) समूहलाई परिचालन गरिएको थियो। चीनको डार्क म्याटर प्रत्यक्ष पत्ता लगाउने प्रयोगहरूलाई विश्वव्यापी मञ्चमा उन्नत स्तरमा उचाल्न, तिनीहरूसँग अब तिनीहरूको घेरा अन्तर्गत धेरै वैज्ञानिक उपलब्धिहरू छन्।

दोस्रो चरणको निर्माण

सीजेपीएलको पहिलो चरणमा उपलब्धिहरूको बढ्दो सूचीलाई ध्यानमा राख्दै, अनुसन्धान टोलीहरूलाई थप अध्ययनहरू गर्न थप ठाउँ चाहिने महसुस भयो। सन् २०१४ मा, सिङ्गुवा विश्वविद्यालय र यालोङ्ग नदी जलविद्युत विकास कम्पनी लिमिटेडले सुविधामा कुल कोठा क्षमता लगभग ३३०,००० घन मिटर विस्तार गर्न दोस्रो चरण निर्माण गर्ने योजनामा सहमत भएका थिए।

निर्माण टोलीले वाटरप्रूफ र रेडोन ग्यास प्रतिरोधक प्रविधिको आविष्कार गर्यो, र गुफाको सतहमा १० सेन्टिमिटरको मोटाईको सुरक्षात्मक तह राख्नको लागि विशेष सामग्रीहरू प्रयोग गर्यो, जसले गर्दा वरपरका चट्टानहरूबाट निस्कने रेडोन ग्यासको ९९ प्रतिशत अवरुद्ध भयो।

निर्माण सामग्री र उपकरणहरूको पृष्ठभूमि विकिरणलाई पनि ध्यानमा राखिएको थियो। सबै सामग्री र उपकरणहरूमा गुफा वरपरका चट्टानहरूको रेडियोएक्टिभिटी स्तरको तीन गुणाभन्दा कमको विकिरण पृष्ठभूमि हुनुपर्छ, र त्यस्ता सामग्री र उपकरणहरू कडा प्रयोगशाला निरीक्षण पछि मात्र प्रयोग गर्न सकिन्छ।

कामदारहरूले प्रयोगशालामा कम रेडोन सामग्री भएको ताजा हावा आपूर्ति गर्न करिब १० किलोमिटर भेन्टिलेसन पाइपहरू पनि बिछ्याएकाछन्। विशेष आवश्यकताहरूको साथ प्रयोग गर्ने ठाउँहरूका लागि, ताजा हावामा रेडन शोषण गर्न विशेष रूपमा विकसित उपकरणहरू प्रदान गरिन्छ।

ब्रह्माण्डको थप अन्वेषणहरू गरिने

लगभग तीन वर्षको निर्माण पछि, ‘डर्फ’ ले टोलीहरूको पहिलो समूहलाई स्वागत गर्यो। एक प्रमुख राष्ट्रिय परियोजनाको रूपमा, पार्टिकल फिजिक्स(अणु भौतिक विज्ञान), आणविक खगोल भौतिकी र जीवन विज्ञान सहित धेरै विषयहरू एकीकृत गरी विश्व-स्तरीय प्लेटफर्ममा विकास हुनेछ।

डार्क म्याटरको अध्ययन ब्रह्माण्डको राम्रोसँग बुझ्न खोज्ने मानिसका लागि एउटा नयाँ सुरुवात बिन्दु हो, र वर्तमानमा वैज्ञानिकहरुको अनुसार पार्टिकल फिजिक्स, ब्रह्माण्ड विज्ञान र खगोल भौतिकीका क्षेत्रहरूमा सबैभन्दा तातो अनुसन्धान विषयहरू मध्ये एक हो, जसको मतलब यो सीमान्त विज्ञान अनुसन्धानका लागि ठूलो महत्त्वको छ।

समाचार रिपोर्टकाअनुसार सुविधा निर्माणको क्रममा, विभिन्न वैज्ञानिक अनुसन्धान टोलीहरूले आफ्नो अन्वेषण प्रयास जारी राखेका छन्।

सीडीईएक्स समूहले उच्च शुद्धता जर्मेनियम डिटेक्टरहरू आविष्कार गर्यो, यी यन्त्रहरूलाई प्रारम्भिक १ केजीबाट १० केजीमा स्तरोन्नति गर्दै अब एक टन-वर्ग डिटेक्टर निर्माण गर्ने योजनामा छ।

यसैबीच, पान्डाएक्स समूहको तरल जेनोन (xenon) डिटेक्टर १२० केजीबाट ४ टनमा स्तरवृद्धि गरिएको थियो। यो समूहले अब उनीहरूको पत्ता लगाउने क्षमताहरू बढाउन ३० टन वा १०० टन डार्क म्याटर डिटेक्टर विकास गर्ने योजना बनाएको छ।

२०२२ मा, सीजेपीएल प्रयोग गरेर, जिनपिङ भूमिगत आणविक खगोल भौतिकी प्रयोग (जुना) ले पहिलो ताराहरूमा पाइने क्याल्सियमको उत्पत्ति पत्ता लगायो। जुनाले यी ताराहरूमा रहेको क्याल्सियमको उत्पत्ति पुष्टि गर्दै कार्बन, नाइट्रोजन र अक्सिजन चक्रको मुख्य ब्रेकआउट प्रतिक्रियाबाट क्याल्सियम आउँछ भन्ने परिकल्पनालाई सफलतापूर्वक प्रमाणित गर्यो।

नेचर जर्नलका समीक्षकहरूले यो अध्ययनलाई ठूलो प्रयोगात्मक सफलताको रूपमा हेर्न सकिने र यसले भविष्यमा आणविक खगोल भौतिकी अध्ययनका लागि नयाँ अन्तरदृष्टि प्रदान गर्ने बताए।

“हामीले डार्क म्याटर भेट्टाउने वा नपाउने, हामीले चाल्ने हरेक पाइला अज्ञाततर्फको एउटा पाइला हो, त्यसैले अगाडि बढ्ने हरेक सानो कदम ठूलो छर्लाङ हो,” पाण्डाएक्स समूहका प्रमुख वैज्ञानिक लिउ जियाङ्लाईले भने, “यो आधारभूत अनुसन्धान गर्नुको मज्जा हो।” शिन्ह्वा