Direct detection of dark matter
શ્યામ દ્રવ્યની સીધી શોધ એ પૃથ્વી આધારિત પ્રયોગોમાં શ્યામ દ્રવ્યની અથડામણને સીધી માપવાનો પ્રયાસ કરવાનું વિજ્ઞાન છે. આધુનિક એસ્ટ્રોફિઝિકલ માપન, જેમ કે કોસ્મિક માઇક્રોવેવ બેકગ્રાઉન્ડમાંથી, ભારપૂર્વક સૂચવે છે કે બ્રહ્માંડની 85 ટકા દ્રવ્ય સામગ્રી બિનહિસાબી છે. શ્યામ દ્રવ્યનું અસ્તિત્વ વ્યાપકપણે માનવામાં આવે છે, તેમ છતાં તે કેવું સ્વરૂપ લે છે અથવા તેના ચોક્કસ ગુણધર્મો ક્યારેય નક્કી કરવામાં આવ્યા નથી. શ્યામ દ્રવ્યને શોધવા માટે સંશોધનના ત્રણ મુખ્ય માર્ગો છેઃ પ્રવેગકોમાં શ્યામ દ્રવ્ય બનાવવાના પ્રયાસો, શ્યામ દ્રવ્યના વિનાશની પરોક્ષ શોધ અને પાર્થિવ પ્રયોગશાળાઓમાં શ્યામ દ્રવ્યની સીધી શોધ. સીધા શ્યામ દ્રવ્યની શોધનો પાયાનો સિદ્ધાંત એ છે કે શ્યામ દ્રવ્ય સ્થાનિક બ્રહ્માંડમાં અસ્તિત્વમાં હોવાનું જાણીતું હોવાથી, પૃથ્વી, સૌર મંડળ અને આકાશગંગા બ્રહ્માંડમાંથી એક માર્ગ કાઢે છે, તેમણે શ્યામ દ્રવ્યને અટકાવવું જ જોઈએ, પછી ભલે તે ગમે તે સ્વરૂપ લે. શ્યામ દ્રવ્યની સીધી શોધ અનેક વ્યવહારુ પડકારોનો સામનો કરે છે. શ્યામ દ્રવ્યના માનવામાં આવતા દળ માટે સૈદ્ધાંતિક સીમાઓ અપાર છે, જે સૌર દળથી લગભગ 90 ક્રમની તીવ્રતા સુધી ફેલાયેલી છે. શ્યામ દ્રવ્યની નીચલી મર્યાદા એ જ્ઞાન દ્વારા મર્યાદિત છે કે શ્યામ દ્રવ્ય દ્વાર્ફ તારાવિશ્વોમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે. આ જ્ઞાનથી શ્યામ દ્રવ્યના સમૂહ પર ઓછી મર્યાદા મૂકવામાં આવે છે, કારણ કે કોઈપણ ઓછા વિશાળ શ્યામ દ્રવ્યની ડી બ્રોગલી તરંગલંબાઇ ખૂબ મોટી હશે જે અવલોકન કરાયેલ દ્વાર્ફ તારાવિશ્વોની અંદર ફિટ થઈ શકશે નહીં. વર્ણપટના બીજા છેડે શ્યામ દ્રવ્ય સમૂહની ઉપલી મર્યાદા પ્રાયોગિક રીતે મર્યાદિત છે; કેપ્લર ટેલિસ્કોપનો ઉપયોગ કરીને MACHOs (મેસિવ કોમ્પેક્ટ હાલો ઓબ્જેક્ટ્સ) ને શોધવા માટે ગુરુત્વાકર્ષણીય માઇક્રોલેન્સિંગ કરવામાં આવે છે. આ પ્રયોગના શૂન્ય પરિણામો સૌર સમૂહ કરતાં વધુ મોટા કોઈપણ શ્યામ દ્રવ્યને બાકાત રાખે છે. આ અત્યંત વિશાળ પરિમાણ જગ્યાના પરિણામે, પ્રસ્તાવિત પ્રયોગો અને તેમને શોધવા માટેની પદ્ધતિઓની વ્યાપક ભાત ઉપરાંત, પ્રસ્તાવિત પ્રકારના શ્યામ દ્રવ્યની વિશાળ વિવિધતા અસ્તિત્વમાં છે. પ્રસ્તાવિત શ્યામ દ્રવ્ય દ્રવ્ય સમૂહના વર્ણપટને નીચે મુજબ ત્રણ વ્યાપક, શિથિલ રીતે વ્યાખ્યાયિત વર્ગોમાં વહેંચવામાં આવે છેઃ ઝેપ્ટો-ઇલેક્ટ્રોનવોલ્ટ્સ (zeV) થી 1 eV સિદ્ધાંતોની શ્રેણીમાં શ્યામ દ્રવ્ય જેવા બોસોનિક અથવા ક્ષેત્રની આગાહી કરવામાં આવે છે. શ્રેણીમાં પ્રાથમિક શ્યામ દ્રવ્ય અક્ષતંતુઓ અથવા અક્ષતંતુ જેવા કણો છે. આશરે 1 eV થી પ્લાન્ક માસ સુધી, શ્યામ દ્રવ્ય ફર્મિઓનિક અથવા કણ જેવું હોવાનું અનુમાન કરવામાં આવે છે. આ શ્રેણીમાં મનપસંદમાં WIMPS, થર્મલ અવશેષો અને જંતુરહિત ન્યુટ્રિનોનો સમાવેશ થાય છે. છેવટે, સૌર દળના ક્રમમાં પ્લાંક દળથી દળ વચ્ચેની દળ શ્રેણીમાં, શ્યામ દ્રવ્ય એક સંયુક્ત કણ હશે. સંયુક્ત શ્યામ દ્રવ્ય માટેનો અગ્રણી સિદ્ધાંત આદિકાળના કાળા છિદ્રો છે. બોસોનીક/ફિલ્ડ ડાર્ક મેટર લગભગ 1 eV કરતા ઓછું અને 1 eV કરતા વધારે દળ ધરાવતા કોઈપણ ડાર્ક મેટરને વધુ પરંપરાગત કણોના વિરોધમાં બોસન્સ અથવા ક્ષેત્ર હોવાનું અનુમાન કરવામાં આવે છે. કોઈપણ ઓછું દળ તેની ડી બ્રોગલી તરંગલંબાઇને દ્વાર્ફ તારાવિશ્વોમાં ફિટ કરી શક્યું ન હતું. અક્ષતંતુ અક્ષતંતુઓ સૈદ્ધાંતિક છે, જે હજુ સુધી શોધાયા નથી, મૂળભૂત રીતે 1977માં પ્રમાણભૂત નમૂનામાં વિસંગતતાઓને ઉકેલવા માટે પ્રસ્તાવિત ઉપપરમાણ્વિક કણો છે, એટલે કે. મજબૂત સીપી સમસ્યા. આ ઉકેલનું પરિણામ એ છે કે અક્ષ ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન થાય છે, જે બદલામાં અક્ષતંતુના દળ પર આધારિત અક્ષતંતુઓની બ્રહ્માંડશાસ્ત્રીય વિપુલતા સૂચવે છે. જો અક્ષતંતુ દળ 5 μeV/c2 કરતા ભારે હોય, તો અક્ષતંતુઓ તમામ શ્યામ દ્રવ્યની ઘટના માટે જવાબદાર હોઈ શકે છે. અક્ષોને શ્યામ દ્રવ્ય તરીકે ઓળખવા માટેના એકમાત્ર પ્રયોગોમાંનો એક છે એક્સિયન ડાર્ક મેટર પ્રયોગ (એ. ડી. એમ. એક્સ.). વોશિંગ્ટન યુનિવર્સિટી ખાતે સ્થિત, એ. ડી. એમ. એક્સ. પ્રિમાકોફ અસરના માધ્યમથી શ્યામ દ્રવ્યને માઇક્રોવેવ ફોટોનમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે મજબૂત ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં પ્રતિધ્વનિત માઇક્રોવેવ પોલાણનો ઉપયોગ કરે છે. માઇક્રોવેવ પોલાણ એ સરળ વિદ્યુત ઉપકરણો છે જે પોલાણની અંદર સ્થાયી માઇક્રોવેવ્સ બનાવવા માટે અત્યંત ચોક્કસ આવર્તન પર પડઘો પાડવા માટે બનાવવામાં આવે છે. એ. ડી. એમ. એક્સ. આ તકનીકનો ઉપયોગ તેમના માઇક્રોવેવ પોલાણને આકાશગંગાના પ્રભામંડળમાં સ્થિત અક્ષોના પ્રતિધ્વનિ સાથે સુસંગત કરવા માટે કરે છે. આનો હેતુ પ્રિમાકોફ અસરને વધુ સારી રીતે સરળ બનાવવા માટે હાજર ઉચ્ચ શક્તિવાળા આઠ ટેસ્લા ચુંબકીય ક્ષેત્ર સાથે અક્ષોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને વધારવાનો છે. પ્રિમાકોફ અસર એ ન્યુક્લિયસ સાથે ફોટોનની ઉચ્ચ ઊર્જા ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાંથી મેસોન્સના ઉત્પાદન માટે હજી સુધી અપ્રમાણિત પદ્ધતિ છે. અક્ષો આ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા માટે લાયક ઠરે છે, જેનો અર્થ છે કે કુખ્યાત રીતે શોધી ન શકાય તેવા શ્યામ દ્રવ્યને સૈદ્ધાંતિક રીતે ભૌતિક ફોટોનમાં રૂપાંતરિત કરી શકાય છે. એ. ડી. એમ. એક્સ. એ હજુ સુધી શ્યામ દ્રવ્યને શોધી કાઢ્યું નથી, તેમ છતાં તેની ક્ષમતાઓ આશાસ્પદ છે. આ પ્રયોગ પરિમાણ જગ્યાના વિભાગો સુધી પહોંચવા માટે અગાઉ મુશ્કેલ તપાસ કરવામાં સક્ષમ છે. એ. ડી. એમ. એક્સ. પ્રયોગની પ્રાથમિક ખામી એ છે કે માઇક્રોવેવ પોલાણને ખૂબ જ બારીક ટ્યુનિંગની જરૂર પડે છે, જેનો અર્થ થાય છે કે એક સમયે પરિમાણની જગ્યાની માત્ર એક નાની માત્રાની તપાસ કરવામાં આવે છે. નબળા ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતા પાતળા કણો (ડબલ્યુ. આઇ. એસ. પી.) નબળા ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતા પાતળા કણો (ડબલ્યુ. આઇ. એસ. પી.) એ અત્યંત નાના દળો અને ક્રિયાપ્રતિક્રિયા ક્રોસ સેક્શનવાળા કણોની વ્યાપક શ્રેણી છે, જેમાંથી અક્ષતંતુઓ સભ્ય છે. સક્રિય ન્યુટ્રિનો એકમાત્ર WISP છે જે અસ્તિત્વમાં હોવાની પુષ્ટિ થઈ છે, જો કે તેમને નિશ્ચિતપણે શ્યામ દ્રવ્યના ઉમેદવાર તરીકે નકારી કાઢવામાં આવ્યા છે. સામાન્ય ઉપયોગમાં, WISP નો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે કોઈપણ બિન-અક્ષીય અલ્ટ્રા લાઇટ ડાર્ક મેટર કણને સંદર્ભિત કરવા માટે થાય છે. અગ્રણી સિદ્ધાંતો સૂચવે છે કે આવા કણો મોટા ભાગે ફોટોન સાથે જોડાણ દ્વારા પ્રમાણભૂત મોડેલ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરશે, અને પ્રારંભિક બ્રહ્માંડમાં રચના પછી આધુનિક યુગ સુધી ટકી રહેશે. ફર્મિઓનિક/પાર્ટિકલ ડાર્ક મેટર 1 eV અને પ્લેન્ક માસ વચ્ચેના ડાર્ક મેટર માસને ફર્મિઓનિક કણો હોવાનું અનુમાન કરવામાં આવે છે. નબળા ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતા મોટા કણો નબળા ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતા મોટા કણો (ડબલ્યુઆઇએમપી) એ સૈદ્ધાંતિક કણોની એક વ્યાપક શ્રેણી છે, જે ગુરુત્વાકર્ષણ સિવાયના તમામ બળો સાથે બિલકુલ અથવા ખૂબ નબળા રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતા નથી. ડબલ્યુ. આઇ. એમ. પી. એ થર્મલ અવશેષો તરીકે ઓળખાતા કણોની વ્યાપક શ્રેણીના સભ્ય છે, જે કણો પ્રારંભિક બ્રહ્માંડમાં થર્મલ રીતે બનાવવામાં આવ્યા હતા, જે તબક્કાના સંક્રમણ દરમિયાન પછીથી બિન-થર્મલ રીતે બનાવવામાં આવતા હતા. તમામ શ્યામ દ્રવ્ય ઉમેદવારોની જેમ, ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની સંભાવના અસાધારણ રીતે ઓછી છે, જે વિવિધ તકનીકો વિકસાવવા તરફ દોરી જાય છે. પ્રાયોગિક તકનીકો શ્યામ દ્રવ્યની સીધી શોધ એ આધાર પર આધારિત છે કે તે જાણીતું છે કે શ્યામ દ્રવ્ય કોઈક સ્વરૂપમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે, તેથી પૃથ્વીએ બ્રહ્માંડમાંથી માર્ગ કાપતી વખતે કેટલાકને અટકાવવું જોઈએ. ડાયરેક્ટ ડિટેક્શન પ્રયોગો આ દુર્લભ અને નબળી ઘટનાઓને શોધવા માટે સક્ષમ અત્યંત સંવેદનશીલ પ્રણાલીઓ બનાવવાનો પ્રયાસ કરે છે. ક્રાયોજેનિક ક્રિસ્ટલ ડિટેક્ટર્સ જર્મેનિયમ અને સિલિકોનની ડિસ્કનો ઉપયોગ કરે છે જે લગભગ 50 મિલીકેલ્વિન સુધી ઠંડુ થાય છે. આ ડિસ્ક કાં તો ટંગસ્ટન અથવા એલ્યુમિનિયમમાં કોટેડ હોય છે. ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતી ડબ્લ્યુઆઇએમપી સિદ્ધાંતમાં સ્ફટિક જાળીને ઉત્તેજિત કરશે, જે સપાટી પર સ્પંદનો મોકલે છે, જે તેની સુપરકન્ડક્ટિવિટી થ્રેશોલ્ડ પર ચોક્કસપણે રાખવામાં આવે છે. આને કારણે કોટિંગ સામગ્રીની પ્રતિકારકતા ગરમી પર ખૂબ નિર્ભર છે, જેથી કંપન દ્વારા જમા થયેલી ઊર્જા શોધી શકાય છે. આવા જ એક ડિટેક્ટર ક્રાયોજેનિક રેયર ઇવેન્ટ સર્ચ વિથ સુપરકન્ડક્ટિંગ થર્મોમીટર્સ (CRESST) છે, જે ઇટાલીના એસ્સેર્ગીમાં ગ્રાન સાસો નેશનલ લેબોરેટરીમાં સ્થિત છે. 2000 થી બહુવિધ પેઢીઓમાં કાર્યરત CRESST સતત તેની સંવેદનશીલતા શ્રેણીમાં વિકાસ અને સુધારો કરી રહ્યું છે, જો કે તે હજુ સુધી ચોક્કસપણે શ્યામ દ્રવ્યને શોધી શક્યું નથી. એક નોંધપાત્ર બાજુની સિદ્ધિ તરીકે, ક્રેસ્ટ એ ટંગસ્ટન-180ના આલ્ફા ક્ષયને શોધવાનો પ્રથમ પ્રયોગ હતો. CRESSTની સૌથી તાજેતરની પેઢીએ WIMP શ્યામ દ્રવ્યને 160 MeV/c2 જેટલું પ્રકાશ તરીકે શોધવાની તેની ક્ષમતાઓમાં વધારો કર્યો છે. નોબલ ગેસ સિન્ટિલેટર નોબલ ગેસ સિન્ટિલેટર ચોક્કસ સામગ્રીના ગુણધર્મનો ઉપયોગ ચમકવા માટે કરે છે, જે ત્યારે થાય છે જ્યારે સામગ્રી કણમાંથી ઊર્જા શોષી લે છે અને પ્રકાશ જેટલી જ ઊર્જા મોકલે છે. શ્યામ દ્રવ્યની શોધ માટે ખાસ રસ એ ઉમદા વાયુઓનો ઉપયોગ છે, ખાસ કરીને પ્રવાહી ઝેનોન. પ્રયોગોની ઝેનોન શ્રેણી, જે ગ્રાન સાસો રાષ્ટ્રીય પ્રયોગશાળામાં પણ સ્થિત છે, તે પ્રવાહી ઝેનોન સિન્ટિલેટરનો અગ્રણી વપરાશકર્તા છે. પ્રયોગની તમામ પેઢીઓમાં સામાન્ય, ડિટેક્ટરમાં પ્રવાહી ઝેનોનની ટાંકી હોય છે જેની ટોચ પર વાયુ સ્તર હોય છે. ડિટેક્ટરની ટોચ અને તળિયે ફોટોમલ્ટીપ્લાયર ટ્યુબ્સ (પીએમટી) નું એક સ્તર હોય છે. જ્યારે શ્યામ દ્રવ્યનો કણ પ્રવાહી ઝેનોન સાથે અથડાય છે, ત્યારે તે ઝડપથી એક ફોટોન મુક્ત કરે છે જે પી. એમ. ટી. દ્વારા શોધાય છે. આ ડેટા બિંદુને ક્રોસ રેફરન્સ કરવા માટે એક વિદ્યુત ક્ષેત્ર લાગુ કરવામાં આવે છે જે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા છૂટક થયેલા ઇલેક્ટ્રોનના સંપૂર્ણ પુનઃસંયોજનને રોકવા માટે પૂરતું મોટું હોય છે. આ પ્રવાહ ડિટેક્ટરની ટોચ પર જાય છે અને તે પણ શોધી કાઢવામાં આવે છે, જે દરેક ઘટના માટે બે અલગ અલગ તપાસ બનાવે છે. આ વચ્ચેના સમયના વિલંબને માપવાથી ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના સંપૂર્ણ 3-ડી પુનર્નિર્માણની મંજૂરી મળે છે. ડિટેક્ટર ઇલેક્ટ્રોનિક રીકોઇલ અને ન્યુક્લિયર રીકોઇલ વચ્ચે પણ ભેદભાવ કરી શકે છે, કારણ કે બંને પ્રકારની ઘટનાઓ ફોટોન ઊર્જા અને મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન ઊર્જાના જુદા જુદા ગુણોત્તરનું ઉત્પાદન કરશે. ઝેનોન પ્રયોગનું સૌથી તાજેતરમાં પૂર્ણ થયેલું સંસ્કરણ ઝેનોન1ટી છે, જેમાં 3.2 ટન પ્રવાહી ઝેનોનનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. આ પ્રયોગે 30 જીઇવી/સી 2 ના દળ પર ડબ્લ્યુઆઇએમપી શ્યામ દ્રવ્યના ક્રોસ સેક્શન માટે તે સમયની રેકોર્ડ મર્યાદા ઉત્પન્ન કરી હતી. XENON ઉત્તરાધિકારનું સૌથી તાજેતરનું પુનરાવર્તન XENONT છે, જે હાલમાં 8 ટન પ્રવાહી ઝેનોન સાથે ચાલી રહ્યું છે. આ પ્રયોગ 50 જીઇવી/સી2 ડબલ્યુઆઇએમપી સમૂહ માટે ડબલ્યુઆઇએમપી-ન્યુક્લિયન ક્રોસ સેક્શનની તપાસ કરવામાં સક્ષમ હોવાનો અંદાજ છે. આ અલ્ટ્રા-લો ક્રોસ સેક્શનમાં, બેકગ્રાઉન્ડ ન્યુટ્રિનો ફ્લક્સની દખલગીરી સમસ્યારૂપ હોવાની આગાહી કરવામાં આવી છે. ક્રિસ્ટલ સિન્ટિલેટર પ્રયોગો ક્રાયોજેનિક ક્રિસ્ટલ ડિટેક્ટર્સ અને ઉમદા ગેસ સિન્ટિલેટર વચ્ચેનો મધ્યમ આધાર છે, જે પહેલાના સ્ફટિકો અને પછીના સિન્ટિલેશન ગુણધર્મોનો ઉપયોગ કરે છે. આવો જ એક પ્રયોગ જે આ તકનીકનો ઉપયોગ કરે છે તે છે ડી. એ. એમ. એ./એલ. આઈ. બી. આર. એ. પ્રયોગ, જે ફરી એકવાર ઇટાલીની ગ્રાન સાસો રાષ્ટ્રીય પ્રયોગશાળામાં સ્થિત છે. શ્યામ દ્રવ્યના પ્રયોગો માટે અનન્ય ડી. એ. એમ. એ./એલ. આઈ. બી. આર. એ. શ્યામ દ્રવ્યના પ્રવાહની વાર્ષિક વિવિધતાને માપવાનો પ્રયાસ કરે છે. આ ખ્યાલ એ જ્ઞાનમાંથી ઉદ્ભવે છે કે જેમ જેમ પૃથ્વીનું પરિભ્રમણ આકાશગંગા દ્વારા સૂર્યની ગતિના સમન્વયમાં અને સમન્વયની બહાર આવે છે, તેમ તેમ શ્યામ દ્રવ્ય પ્રભામંડળ માટે પાર્થિવ ડિટેક્ટરની સંબંધિત ગતિ બદલાશે, પરિણામે શ્યામ દ્રવ્યનો અલગ પ્રવાહ થશે. ડી. એ. એમ. એ./એલ. આઈ. બી. આર. એ. એ આવા મોડ્યુલેશન જોવાનો દાવો કર્યો છે, જો કે સમગ્ર વૈજ્ઞાનિક સમુદાયે હજુ સુધી આ પરિણામોને માન્ય તરીકે સ્વીકાર્યા નથી. આ પરિણામના અવિશ્વાસીઓ દાવો કરે છે કે તે WIMP પ્રવાહની વિવિધતાને કારણે નથી, પરંતુ અનિયંત્રિત મોસમી ફેરફારોને કારણે છે. આનું પરીક્ષણ કરવા માટે અન્ય સમાન પ્રયોગો, એટલે કે સોડિયમ-આયોડાઇડ વિથ એક્ટિવ બેકગ્રાઉન્ડ રિજેક્શન (SABRE) નું નિર્માણ ગ્રાન સાસોમાં અને બીજો હપ્તો ઓસ્ટ્રેલિયામાં કરવામાં આવી રહ્યો છે. બંને ગોળાર્ધમાં પ્રયોગો ફેલાવવાનો હેતુ એ છે કે જો સ્થાનો માટેનું મોડ્યુલેશન સુમેળમાં હોય તો તે હકારાત્મક રીતે શ્યામ દ્રવ્યના પ્રવાહમાં ફેરફાર સૂચવે છે, જ્યારે જો માપવામાં આવેલી ભિન્નતાઓ સુમેળની બહાર છ મહિના હોય, તો તે મોસમી વિવિધતાઓ માટે બિનહિસાબી સૂચવે છે. મૂળ રૂપે 1952માં શોધાયેલ બબલ ચેમ્બર, મોટાભાગે તબક્કાવાર દૂર કરવામાં આવે છે પરંતુ હજુ પણ WIMP શ્યામ દ્રવ્યની શોધમાં તેનો થોડો ઉપયોગ થાય છે. બબલ ચેમ્બર તેના તબક્કાના સંક્રમણની નજીક રાખવામાં આવેલા અતિઉષ્ણ પ્રવાહીથી ભરેલા હોય છે. જ્યારે કોઈ કણ અતિઉષ્ણ પ્રવાહી સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે ત્યારે તે આપેલી ઊર્જા તબક્કાના સંક્રમણને ટ્રિગર કરવા માટે પૂરતી હોય છે, જેના કારણે કોઈપણ ચાર્જ કરેલા કણો પરપોટાના આયનીકરણ પગેરું છોડી દે છે, જે શોધી કાઢવામાં આવે છે. આવો જ એક પ્રયોગ કે જે બબલ ચેમ્બરનો ઉપયોગ કરે છે તે કેનેડામાં SNOLAB ખાતે પી. આઈ. સી. ઓ. છે. પી. આઈ. સી. ઓ. ની રચના 2013માં અગાઉના બે સમાન પ્રયોગો, પી. આઈ. સી. એ. એસ. ઓ. અને સી. ઓ. યુ. પી. પી. ના સંયોજન તરીકે કરવામાં આવી હતી. પી. આઈ. સી. ઓ. બબલ ચેમ્બરના વધુ અદ્યતન સ્વરૂપનો ઉપયોગ કરે છે, જેમાં જેલ મેટ્રિક્સમાં લટકાવવામાં આવેલા અતિઉષ્ણ વાયુ, એટલે કે ફ્રોનના વ્યક્તિગત ટીપાંનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. આ સુયોજનનો ફાયદો એ છે કે વ્યક્તિગત ટીપાં તબક્કાના સંક્રમણને ધીમું કરે છે, જે લાંબા સમય સુધી ડિટેક્ટર પ્રવૃત્તિને મંજૂરી આપે છે. પી. આઈ. સી. ઓ. પાસે હાલમાં 2 લિટર અને 60 લિટર ડિટેક્ટર છે, જેમાં <આઇ. ડી. 1> લિટરની રેન્જમાં દળ સાથે નવા સંસ્કરણનું આયોજન કરવામાં આવી રહ્યું છે. જો કે તમામ બબલ ચેમ્બરની જેમ પી. આઈ. સી. ઓ. નો બેકગ્રાઉન્ડ ઘોંઘાટ અદભૂત રીતે ઓછો હોય છે, તેમ છતાં તેઓ હજુ પણ અનુમાનિત શ્યામ દ્રવ્યની લાક્ષણિકતાઓ સાથે અસંગત વિસંગત પૃષ્ઠભૂમિ ઘટનાઓને શોધી રહ્યા છે. વધુમાં પી. આઈ. સી. ઓ. અગાઉ ઉલ્લેખિત ડી. એ. એમ. એ./એલ. આઈ. બી. આર. એ. પ્રયોગના ડાર્ક મેટર મોડ્યુલેશનના કારણ તરીકે અનિચ્છનીય આયોડિન સાથેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને નકારી કાઢવામાં સક્ષમ હતું. સ્ટેરાઇલ ન્યુટ્રિનો એ સ્ટેરાઇલ ન્યુટ્રિનો એક પ્રકારનો ન્યુટ્રિનો છે જે માત્ર ગુરુત્વાકર્ષણ દ્વારા સંપર્ક કરે છે. નબળું બળ માત્ર ડાબા કિરાલિટી અથવા ડાબા હાથના ન્યુટ્રિનો સાથેના કણો સાથે સંપર્ક કરે છે. જંતુરહિત ન્યુટ્રિનોને જમણા હાથના હોવાની દરખાસ્ત કરવામાં આવી છે, જેનો અર્થ છે કે તેઓ માત્ર ગુરુત્વાકર્ષણ સાથે સંપર્ક કરશે. જંતુરહિત ન્યુટ્રિનો વ્યવહારુ શ્યામ દ્રવ્ય ઉમેદવાર છે કારણ કે તેઓ માત્ર ગુરુત્વાકર્ષણ દ્વારા ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, જેમ કે શ્યામ દ્રવ્ય માટે આગાહી કરવામાં આવે છે. કમનસીબે, મોટાભાગના વર્તમાન સિદ્ધાંતો ઠંડા શ્યામ દ્રવ્યની આગાહી કરે છે, જેનો અર્થ થાય છે શ્યામ દ્રવ્ય જે બિન-સાપેક્ષવાદી છે. તેમના દળ અને ઊર્જાને કારણે, જંતુરહિત ન્યુટ્રિનો સંભવિત રીતે સાપેક્ષવાદી હશે અને તેથી તેને ગરમ શ્યામ દ્રવ્ય તરીકે ગણવામાં આવશે. જંતુરહિત ન્યુટ્રિનો હજુ પણ શ્યામ દ્રવ્યનો ઘટક હોઈ શકે છે, પરંતુ તે અત્યંત અસંભવિત છે કે તેઓ એકમાત્ર ઘટક છે. પ્લાન્ક માસ અને સોલર માસના ક્રમમાં રહેલા ડાર્ક મેટર માસ વચ્ચેના સંયુક્ત ડાર્ક મેટરને મેક્રોસ્કોપિક સંયુક્ત પદાર્થો હોવાનું અનુમાન કરવામાં આવે છે. કેપ્લર ટેલિસ્કોપનો ઉપયોગ કરીને ગુરુત્વાકર્ષણીય માઇક્રોલેન્સિંગ ઘટનાઓના અભાવને કારણે સૌર સમૂહની બહારના દળોને નિરીક્ષણાત્મક રીતે નકારી કાઢવામાં આવે છે. આદિકાળનું કાળા છિદ્રો એ કાળા છિદ્રો છે જે બ્રહ્માંડમાં ખૂબ જ શરૂઆતમાં અને તારાના પતન વિના રચાયા હતા. આદિકાળનાં કાળા છિદ્રો પાછળનો સિદ્ધાંત એ છે કે અત્યંત પ્રારંભિક બ્રહ્માંડમાં, એક સેકન્ડની અંદર, અનિયમિત વધઘટ કાળા છિદ્રોમાં સ્થાનિક ગુરુત્વાકર્ષણીય પતનનું કારણ બનશે. તારાઓના પતનથી આદિકાળના કાળા છિદ્રોની રચના થઈ ન હોવાથી, તેઓ 10 માઇક્રોગ્રામથી લઈને ઘણા સૌર દળો સુધીના સૌર દળો કરતાં ઘણું ઓછું દળ ધરાવી શકે છે. જો કે, 10 11 કિ. ગ્રા. થી વધુ દળવાળા માત્ર આદિકાળના કાળા છિદ્રો આજે પણ અસ્તિત્વમાં હશે, કારણ કે આધુનિક યુગ સુધીમાં હોકિંગ કિરણોત્સર્ગ દ્વારા તેના કરતાં ઓછા જથ્થાનું સંપૂર્ણપણે બાષ્પીભવન થયું હોત. આદિમ કાળા છિદ્રો બુદ્ધિગમ્ય શ્યામ દ્રવ્યના ઉમેદવાર છે, જો કે તેમની અવલોકન કરેલી વિપુલતા પર આધારિત દલીલો શ્યામ દ્રવ્યના એકમાત્ર ઘટક બનવાની તેમની ક્ષમતા પર શંકા કરે છે. તેનાથી વિપરીત, અન્ય સંશોધન જૂથો દાવો કરે છે કે LIGO/VIRGO દ્વારા શોધાયેલ ગુરુત્વાકર્ષણીય તરંગો શ્યામ દ્રવ્યના 100% બનેલા આદિકાળના કાળા છિદ્રો સાથે સુસંગત છે, જો તેમાંના પ્રમાણમાં મોટા પ્રમાણમાં દ્વાર્ફ તારાવિશ્વોના પ્રભામંડળમાં ક્લસ્ટર કરવામાં આવ્યા હોય. આ દાવા સાથે વધારાની અસંગતતા એ છે કે દાવો કરાયેલ આદિકાળનો બ્લેક હોલ સમૂહ કેપ્લર માઇક્રો-લેન્સિંગમાંથી બાકાત સામૂહિક શ્રેણી સાથે ઓવરલેપ થઈ શકે છે. યુરોપિયન સ્પેસ એજન્સી દ્વારા લોન્ચ કરાયેલ GAIA અવકાશયાનને અવકાશનો સૌથી મોટો અને સૌથી વિગતવાર નકશો અને તેની અંદરની તમામ વસ્તુઓ બનાવવાની કામગીરી સોંપવામાં આવી છે, જેમાં સંભવિત સંયુક્ત શ્યામ દ્રવ્ય ઉમેદવારોનો સમાવેશ થાય છે. શ્યામ દ્રવ્ય માટે ખાસ શોધ ન હોવા છતાં, શક્ય છે કે શ્યામ દ્રવ્ય વૈજ્ઞાનિકો તેના જીવનકાળ દરમિયાન સૂચિબદ્ધ 1 અબજ પદાર્થોમાંથી શ્યામ દ્રવ્ય શોધી શકશે. સંદર્ભો ડાર્ક મેટર ફિઝિક્સ સ્ટાન્ડર્ડ મોડલ ઓબ્ઝર્વેશનલ કોસ્મોલોજીની બહાર