ANAIS-112
એ. એન. એ. આઈ. એસ. (એન. એ. આઈ. સિન્ટિલેટર સાથે વાર્ષિક મોડ્યુલેશન) એ સ્પેનમાં કેનફ્રાંક અંડરગ્રાઉન્ડ લેબોરેટરી (એલ. એસ. સી.) ખાતે સ્થિત શ્યામ દ્રવ્યની સીધી તપાસનો પ્રયોગ છે. એ. એન. એ. આઈ. એસ. નો ધ્યેય ડી. એ. એમ. એ./એલ. આઈ. બી. આર. એ. પ્રયોગના સકારાત્મક પરિણામની સ્વતંત્ર રીતે પુષ્ટિ અથવા ખંડન કરવાનો છેઃ પ્રમાણભૂત તારાવિશ્વ પ્રભામંડળમાં નબળા આંતરક્રિયા કરતા શ્યામ દ્રવ્ય કણો (ડબલ્યુ. આઈ. એમ. પી.) દ્વારા પ્રેરિત સંકેત માટે અપેક્ષિત તમામ સુવિધાઓ ધરાવતું ઓછી-ઊર્જા શોધ દરમાં વાર્ષિક મોડ્યુલેશન. આ મોડ્યુલેશન સૂર્યની આસપાસ પૃથ્વીના પરિભ્રમણના પરિણામે ઉત્પન્ન થાય છે. ડીએએમએ/એલઆઈબીઆરએ દ્વારા લગભગ 20 વર્ષથી ડાર્ક મેટર (ડીએમ) સિગ્નલની તમામ લાક્ષણિકતાઓ સાથેનું મોડ્યુલેશન જોવામાં આવ્યું છે, પરંતુ તે અન્ય ડીએમ ડાયરેક્ટ ડિટેક્શન પ્રયોગોના નકારાત્મક પરિણામો સાથે મજબૂત તણાવમાં છે. મોટાભાગના પરંપરાગત ડબ્લ્યુઆઇએમપી-ડીએમ દૃશ્યોમાં વિવિધ પ્રાયોગિક પરિણામો વચ્ચેની સુસંગતતા વાસ્તવમાં નાપસંદ છે, પરંતુ તે માનવામાં આવતા ડીએમ કણ અને પ્રભામંડળ મોડેલો પર ભારપૂર્વક નિર્ભર છે. સમાન લક્ષ્ય સામગ્રી, એન. એ. આઈ. (ટી. એલ.) નો ઉપયોગ કરીને સરખામણી વધુ સીધી અને લગભગ મોડેલ-સ્વતંત્ર છે. પ્રાયોગિક સેટઅપ અને પ્રદર્શન ANAIS-112 પ્રાયોગિક સેટઅપમાં 112.5 કિલોગ્રામ NaI (Tl) નો સમાવેશ થાય છે, જે 9 નળાકાર મોડ્યુલોમાં વહેંચાયેલું છે, દરેક 12.5 કિલોગ્રામનું છે અને આલ્ફા સ્પેક્ટ્રા ઇન્ક દ્વારા બનાવવામાં આવ્યું છે, જે 3×3 રૂપરેખાંકનમાં ગોઠવાયેલું છે. એ. એન. એ. આઈ. એસ.-112 મોડ્યુલોની સૌથી સુસંગત વિશેષતાઓમાં, તેની નોંધપાત્ર ઓપ્ટિકલ ગુણવત્તાને પ્રકાશિત કરવી યોગ્ય છે, જે ઉચ્ચ ક્વોન્ટમ કાર્યક્ષમતા હમામાત્સુ ફોટોમલ્ટીપ્લાયર (પી. એમ. ટી.) નો ઉપયોગ કરીને તમામ નવ મોડ્યુલોમાં કે. વી. દીઠ 15 ફોટોઇલેક્ટ્રોન (પી. એચ. ઈ.) ના સ્તરે ખૂબ જ ઉચ્ચ પ્રકાશ સંગ્રહમાં પરિણમે છે. દરેક મોડ્યુલ સાથે જોડાયેલા બે પી. એમ. ટી. ના સંકેતોને ઉચ્ચ રીઝોલ્યુશન (14 બિટ્સ) સાથે 1.2 માઈક્રોસ વિન્ડોમાં 2 જી. એસ./સે. પર ડિજિટાઇઝ કરવામાં આવે છે. ટ્રિગર માટે 200 એનએસ વિંડોમાં બે પીએમટી ટ્રિગર સંકેતોના સંયોગની જરૂર પડે છે, જ્યારે પીએમટી વ્યક્તિગત ટ્રિગર એક ફી સ્તર પર સેટ કરવામાં આવે છે. અન્ય રસપ્રદ વિશેષતા ડિટેક્ટર્સના બાજુની બાજુઓમાંથી એકની મધ્યમાં માઇલર વિંડો છે, જે બાહ્ય એક્સ-રે/ગામા સ્રોતો સાથે રેડોન મુક્ત વાતાવરણમાં 10 કેવી સુધી નવ મોડ્યુલોને એક સાથે માપાંકન કરવાની મંજૂરી આપે છે. 1 થી 6 કેવી સુધીના રસના ક્ષેત્ર (આરઓઆઈ) નું સાવચેતીપૂર્વક ઓછું ઊર્જા માપાંકન, બાહ્ય માપાંકન અને પૃષ્ઠભૂમિમાંથી માહિતીને જોડીને કરવામાં આવે છે. 109Cd સ્રોત સાથે બાહ્ય કેલિબ્રેશન દર બે અઠવાડિયે કરવામાં આવે છે, અને એક ANAIS મોડ્યુલમાં 40K અને 22Na આંતરિક દૂષણમાંથી 3.2 અને 0.87 KeV પર દર દોઢ મહિનામાં ઊર્જા સંચય બીજા મોડ્યુલમાં ઉચ્ચ ઊર્જા ગામા સાથે સંયોગથી નફો કરીને પસંદ કરવામાં આવે છે. એ. એન. એ. આઈ. એસ.-112 પ્રયોગ એક કવચની અંદર સ્થાપિત કરવામાં આવે છે જેમાં 10 સે. મી. પુરાતત્વીય સીસાનું આંતરિક સ્તર અને 20 સે. મી. ની ઓછી પ્રવૃત્તિ સીસાનું બાહ્ય સ્તર હોય છે. આ લીડ શિલ્ડિંગને એન્ટી-રેડોન બોક્સમાં આવરી લેવામાં આવે છે, ચુસ્ત રીતે બંધ કરવામાં આવે છે અને રેડોન મુક્ત નાઇટ્રોજન ગેસ સાથે વધુ દબાણ હેઠળ રાખવામાં આવે છે. રક્ષણના બાહ્ય સ્તર (ન્યુટ્રોન રક્ષણ) માં 40 સે. મી. પાણીની ટાંકીઓ અને પોલિઇથિલિન ઇંટોના સંયોજનનો સમાવેશ થાય છે. 16 પ્લાસ્ટિક સિન્ટિલેટર્સથી બનેલો સક્રિય વીટો એન્ટી-રેડોન બોક્સ અને ન્યુટ્રોન શિલ્ડિંગ વચ્ચે મૂકવામાં આવે છે, જે સેટ-અપની ટોચ અને બાજુઓને આવરી લે છે, જે ANAIS-112 ડેટા લેતી વખતે બાકી રહેલા મ્યુઓન ફ્લક્સને અસરકારક રીતે ટેગ કરવાની મંજૂરી આપે છે. એ. એન. એ. આઈ. એસ.-112ને 2017ની વસંતઋતુ દરમિયાન કાર્યરત કરવામાં આવ્યું હતું અને તેણે એલ. એસ. સી. ના હોલ બી ખાતે 3 ઓગસ્ટ 2017ના રોજ 2450 એમ. ડબલ્યુ. ઇ. હેઠળ ડેટા લેવાનો તબક્કો શરૂ કર્યો હતો. રોક ઓવરબર્ડન. વિશ્લેષણ માટે ઉપયોગી પ્રયોગનો "જીવંત સમય" 95 ટકાથી વધુ છે, જે ઉચ્ચ ફરજ ચક્ર પ્રાપ્ત કરવા માટે પરવાનગી આપે છે. ડાઉન ટાઇમ મોટે ભાગે મોડ્યુલોના સામયિક કેલિબ્રેશનને કારણે છે. [1-2] કે. ઇ. વી. ઊર્જા ક્ષેત્ર સિવાય પૃષ્ઠભૂમિ સમજ પ્રાપ્ત કરવામાં આવી છે, જ્યાં પૃષ્ઠભૂમિ મોડેલ માપેલા ઘટના દરને ઓછો અંદાજ આપે છે. ક્રિસ્ટલ બલ્ક દૂષિતતા એ પ્રબળ પૃષ્ઠભૂમિ સ્રોત છે, જે 210Pb, 40K, 22Na, 3H યોગદાન રસના ક્ષેત્રમાં સૌથી સુસંગત છે. એકંદરે નવ એ. એન. એ. આઈ. એસ.-112 મોડ્યુલોને ધ્યાનમાં લેતા, માહિતી લેવાના ત્રણ વર્ષ પછી આર. ઓ. આઈ. માં સરેરાશ પૃષ્ઠભૂમિ 3.6 સી. પી. ડી./કે. જી./કે. વી. છે, જ્યારે ડી. એ. એમ. એ./એલ. આઈ. બી. આર. એ. ફેઝ2 પૃષ્ઠભૂમિ 0.8 સી. પી. ડી./કે. જી./કે. વી. ની નીચે [1-2] કે. વી. ઊર્જા અંતરાલમાં, 0.24 સી. પી. ડી./કે. જી./કે. વી. ની નીચે [2-3] કે. વી. ઊર્જા અંતરાલમાં, અને 0.12 સી. પી. ડી./કે. જી./કે. વી. ની નીચે [3-4] કે. વી. ઊર્જા અંતરાલમાં છે. વાર્ષિક મોડ્યુલેશન વિશ્લેષણ અને પરિણામો પલ્સના આકાર અને બે પી. એમ. ટી. વચ્ચે પ્રકાશની વહેંચણીના આધારે ફિલ્ટરિંગ પ્રોટોકોલનો વિકાસ એ. એન. એ. આઈ. એસ.-112 લક્ષ્યને પૂર્ણ કરવા માટે નિર્ણાયક રહ્યો છે કારણ કે આર. ઓ. આઈ. માં ટ્રિગર દર બિન-બલ્ક સિન્ટિલેશન ઇવેન્ટ્સ દ્વારા પ્રભુત્વ ધરાવે છે. અનુરૂપ કાર્યક્ષમતાનું નિર્ધારણ ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે, અને તેની ગણતરી 109Cd, 40K અને 22Na ઘટનાઓનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે. તે 2 કેવી સુધી નીચે 100% ની ખૂબ નજીક છે, અને પછી 1 કેવી પર લગભગ 15 ટકા સુધી ઝડપથી ઘટે છે, જ્યાં વિશ્લેષણ થ્રેશોલ્ડ સેટ કરવામાં આવે છે. ANAIS-112 ડેટાના વાર્ષિક મોડ્યુલેશન વિશ્લેષણ માટે અંધ પ્રોટોકોલ લાગુ કરવામાં આવ્યો છેઃ ROI માં સિંગલ-હિટ ઇવેન્ટ્સ ઇવેન્ટ પસંદગી દરમિયાન અંધ રાખવામાં આવે છે. અત્યાર સુધીમાં, ડેટાના ત્રણ અનબ્લાઇન્ડીંગ હાથ ધરવામાં આવ્યા છેઃ 1.5 વર્ષમાં, 2 વર્ષમાં અને 3 વર્ષમાં, જે અનુક્રમે 157.55,220.69, અને 313.95 KG × y ના એક્સપોઝરને અનુરૂપ છે. એ. એન. એ. આઈ. એસ.-112 વાર્ષિક મોડ્યુલેશન શોધ એ જ પ્રદેશોમાં કરવામાં આવે છે જે ડી. એ. એમ. એ./એલ. આઈ. બી. આર. એ. સહયોગ, [1-6] કે. ઈ. વી. અને [2-6] કે. ઈ. વી. દ્વારા શોધવામાં આવે છે, જેમાં સમયગાળો 1 વર્ષ અને મહત્તમ મોડ્યુલેશન 2 જૂન નક્કી કરવામાં આવે છે. એ. એન. એ. આઈ. એસ.-112 ડેટામાં સંભવિત મોડ્યુલેશનના આંકડાકીય મહત્વનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે, નવ ડિટેક્ટર્સના ઇવેન્ટ્સ રેટની ગણતરી 10-દિવસના ડબ્બામાં કરવામાં આવે છે, અને તેને ન્યૂનતમ કરવામાં આવે છે, જ્યાં ની એ સમય બિન ટીઆઈ (જીવંત સમય અને ડિટેક્ટર કાર્યક્ષમતા દ્વારા સુધારેલ) માં ઇવેન્ટ્સની સંખ્યા છે, σi એ અનુરૂપ પોઈસન અનિશ્ચિતતા છે, તે મુજબ સુધારેલ છે, અને μi એ તે સમય બિન પર ઇવેન્ટ્સની અપેક્ષિત સંખ્યા છે, જે પૃષ્ઠભૂમિ મોડેલ પર આધાર રાખે છે અને તેને આ રીતે લખી શકાય છેઃ અહીં, R0 પ્રયોગમાં નોન-મોડ્યુલેટેડ દરનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે, કોઈપણ નોન-મોડ્યુલેટેડ ઘટકના સમયે પ્રોબેબીલીટી ડિસ્ટ્રિબ્યુશન ફંક્શન (PDF) છે, SM એ મોડ્યુલેશન એમ્પ્લિટ્યુડ છે, ω એ 2π/365d = 0.01721 રેડ d−1, t0 થી −62.2d (સમયની ઉત્પત્તિ 3 ઓગસ્ટના રોજ લેવામાં આવી છે અને પછી કોસાઇન મહત્તમ 2 જૂનના રોજ છે), M એ કુલ ડિટેક્ટર માસ છે,  મુંદ્રા ઊર્જા અંતરાલ પહોળાઈ છે, અને  મુંદ્રા સમયની પહોળાઈ છે. આર0 એ મુક્ત પરિમાણ છે, જ્યારે એસએમ કાં તો 0 (નલ પૂર્વધારણા માટે) પર નિશ્ચિત છે અથવા અનિયંત્રિત, સકારાત્મક અથવા નકારાત્મક (મોડ્યુલેશન પૂર્વધારણા માટે) છોડી દેવામાં આવે છે. બંને ઊર્જા ક્ષેત્રોમાં 3-વર્ષના ડેટા માટે નલ પૂર્વધારણાને સારી રીતે ટેકો આપવામાં આવે છે, જે બે પૃષ્ઠભૂમિ મોડેલો (એક જ ઘાતાંકીય અથવા મોન્ટે કાર્લો પૃષ્ઠભૂમિ મોડેલ પર આધારિત પીડીએફ) માટે સુસંગત પરિણામો છે. જ્યારે ડિટેક્ટર્સને સ્વતંત્ર રીતે ગણવામાં આવે છે ત્યારે પ્રમાણભૂત વિચલન σ (એસ. એમ.) થોડું ઓછું હોય છે, જે પ્રાથમિક સંવેદનશીલતા વિશ્લેષણ પછી અપેક્ષિત છે. તેથી, આ ફિટને એએનએઆઈએસ-112 વાર્ષિક મોડ્યુલેશન અંતિમ પરિણામ અને ત્રણ વર્ષના સંપર્ક માટે સંવેદનશીલતાને ટાંકવા માટે પસંદ કરવામાં આવે છે. [1-6] કે. ઇ. વી. ([2-6] કે. ઇ. વી.) પર 2.5 (2.7) σની સંવેદનશીલતા માટે, [1-6] કે. ઇ. વી. અને [2-6] કે. ઇ. વી. ઊર્જા ક્ષેત્રોમાં 3.3 અને 2.6 પર ડી. એ. એમ. એ./એલ. આઇ. બી. આર. એ. પરિણામ સાથે શ્રેષ્ઠ ફિટ્સ અસંગત છે. 1.5,2 અને 3 વર્ષના ડેટા-લેવાના ANAIS-112 પરિણામો સંવેદનશીલતા પ્રક્ષેપણની સંપૂર્ણ પુષ્ટિ કરે છે. ANAIS-112 પરિણામો ડેટા લેવાના નિર્ધારિત 5 વર્ષમાં 2022માં 3σથી ઉપરની સંવેદનશીલતા સુધી પહોંચવાની સંભાવનાને ટેકો આપે છે. કેટલીક સુસંગતતા તપાસો હાથ ધરવામાં આવી છે (ફિટમાં પ્રવેશતા ડિટેક્ટર્સની સંખ્યામાં ફેરફાર, માત્ર પ્રથમ બે વર્ષ અથવા છેલ્લા બે વર્ષને ધ્યાનમાં રાખીને, અથવા ટાઇમ બિન કદમાં ફેરફાર), નિષ્કર્ષ કાઢ્યો છે કે પરિણામમાં સંબંધિત પદ્ધતિસરની અનિશ્ચિતતાને ટેકો આપતા કોઈ સંકેત નથી. પૃષ્ઠભૂમિ મોડેલમાંથી નમૂના લેવામાં આવેલા મોન્ટે કાર્લો સ્યુડો-પ્રયોગોના મોટા સમૂહની કામગીરી ખાતરી આપે છે કે ફિટ પક્ષપાતી નથી. આવર્તન વિશ્લેષણ પણ હાથ ધરવામાં આવ્યું છે, અને નિષ્કર્ષ એ છે કે ANAIS-112 ડેટામાં શોધાયેલ આવર્તન શ્રેણીમાં કોઈ આંકડાકીય રીતે નોંધપાત્ર મોડ્યુલેશન નથી. ભવિષ્યની સંભાવનાઓ એએનએઆઈએસ-112 સંવેદનશીલતા મર્યાદા મોટે ભાગે આરઓઆઈમાં ઉચ્ચ પૃષ્ઠભૂમિને કારણે છે, પરંતુ ખાસ કરીને આ પ્રદેશમાં 1 થી 2 કેવી. આ સંદર્ભમાં, હાલમાં વિકાસ હેઠળ બુસ્ટેડ ડિસિઝન ટ્રીઝ (બી. ડી. ટી.) પર આધારિત મશીન લર્નિંગ તકનીકોનો ઉપયોગ, આ નોન-બલ્ક સિન્ટિલેશન ઇવેન્ટ્સના અસ્વીકારમાં સુધારો કરી શકે છે. પ્રારંભિક પરિણામો સંબંધિત સંવેદનશીલતા સુધારણા તરફ નિર્દેશ કરે છે. ઓગસ્ટ 2023 સુધી વધુ એક વર્ષ માટે ડેટા લંબાવવાથી, 4σ સ્તરે DAMA/LIBRA પરીક્ષણની મંજૂરી મળી શકે છે. ડી. એ. એમ. એ./એલ. આઈ. બી. આર. એ. અને એ. એન. એ. આઈ. એસ. પરિણામ વચ્ચેની સરખામણીને અસર કરતી એક સંભવિત પદ્ધતિસરની પદ્ધતિ એ પરમાણુ પુનરાવર્તન માટે સંભવિત અલગ ડિટેક્ટર પ્રતિસાદ છે, કારણ કે બંને પ્રયોગો એક્સ-રે/ગામાનો ઉપયોગ કરીને માપાંકિત કરવામાં આવે છે. તે સારી રીતે જાણીતું છે કે ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા જમા કરવામાં આવેલી સમાન ઊર્જાના સંદર્ભમાં પરમાણુ રીકોઇલ દ્વારા જમા કરવામાં આવેલી ઊર્જા માટે સિન્ટિલેશનને મજબૂત રીતે શાંત કરવામાં આવે છે. એન. એ. આઈ. સિન્ટિલેટરમાં શમન પરિબળો (ક્યુ. એફ.) નું માપન મજબૂત વિસંગતતાઓથી પ્રભાવિત થાય છે. એ. એન. એ. આઈ. એસ.-112 ડિટેક્ટર્સ ક્યુ. એફ. ટી. યુ. એન. એલ. ખાતે માપન પછી નક્કી કરવામાં આવી રહ્યા છે. વધુમાં, સ્થળ પર ન્યુટ્રોન સ્રોતોનો ઉપયોગ કરીને પ્રયોગ માટે સંપૂર્ણ કેલિબ્રેશન પ્રોગ્રામ વિકસાવવામાં આવી રહ્યો છે. ANAIS-112 માહિતી વિનંતી પર ઉપલબ્ધ છે. નિર્ધારિત પાંચ વર્ષના ડેટા લીધા પછી, ડેટા જાહેર કરવામાં આવશે. બાહ્ય કડીઓ એ. એન. એ. આઈ. એસ. પ્રયોગ વેબસાઇટ કેનફ્રાંક ભૂગર્ભ પ્રયોગશાળા વેબસાઇટ ડી. એ. એમ. એ. પ્રોજેક્ટ વેબસાઇટ સંદર્ભો શ્યામ દ્રવ્ય શોધ માટે પ્રયોગો