ANAIS-112
ए. एन. ए. आई. एस. (एन. ए. आई. सिंटिलेटर के साथ वार्षिक मॉड्यूलेशन) स्पेन में कैनफ्रांक भूमिगत प्रयोगशाला (एल. एस. सी.) में स्थित एक काले पदार्थ का प्रत्यक्ष पता लगाने वाला प्रयोग है। ए. एन. ए. आई. एस. का लक्ष्य एक मॉडल में स्वतंत्र तरीके से डी. ए. एम. ए./एल. आई. बी. आर. ए. प्रयोग सकारात्मक परिणाम की पुष्टि या खंडन करना हैः कम ऊर्जा का पता लगाने की दर में एक वार्षिक मॉड्यूलेशन जिसमें एक मानक आकाशगंगा प्रभामंडल में कमजोर रूप से परस्पर क्रिया करने वाले काले पदार्थ कणों (डब्ल्यू. आई. एम. पी.) द्वारा प्रेरित संकेत के लिए अपेक्षित सभी विशेषताएं होती हैं। यह मॉडुलन सूर्य के चारों ओर पृथ्वी के घूर्णन के परिणामस्वरूप उत्पन्न होता है। डी. ए. एम. ए./एल. आई. बी. आर. ए. द्वारा लगभग 20 वर्षों से डार्क मैटर (डी. एम.) संकेत की सभी विशेषताओं के साथ एक मॉड्यूलेशन देखा गया है, लेकिन यह अन्य डी. एम. प्रत्यक्ष पहचान प्रयोगों के नकारात्मक परिणामों के साथ मजबूत तनाव में है। अधिकांश पारंपरिक डब्ल्यू. आई. एम. पी.-डी. एम. परिदृश्यों में विभिन्न प्रयोगात्मक परिणामों के बीच संगतता वास्तव में नापसंद है, लेकिन यह डी. एम. कण और प्रभामंडल मॉडल पर दृढ़ता से निर्भर है। एक ही लक्ष्य सामग्री, एन. ए. आई. (टी. एल.) का उपयोग करके की गई तुलना अधिक प्रत्यक्ष और लगभग मॉडल-स्वतंत्र है। प्रायोगिक सेटअप और प्रदर्शन ए. एन. ए. आई. एस.-112 प्रायोगिक सेटअप में 112.5 कि. ग्रा. एन. ए. आई. (टी. एल.) होता है, जिसे 9 बेलनाकार मॉड्यूल में वितरित किया जाता है, जिनमें से प्रत्येक 12.5 कि. ग्रा. का होता है और जिसे अल्फा स्पेक्ट्रा इंक. द्वारा बनाया गया है, जिसे 3×3 विन्यास में व्यवस्थित किया गया है। ए. एन. ए. आई. एस.-112 मॉड्यूल की सबसे प्रासंगिक विशेषताओं में, यह इसकी उल्लेखनीय ऑप्टिकल गुणवत्ता को उजागर करने लायक है, जो उच्च क्वांटम दक्षता हमामात्सु फोटोमल्टीप्लायर (पी. एम. टी.) का उपयोग करने के लिए संयुक्त है, जिसके परिणामस्वरूप सभी नौ मॉड्यूल में प्रति के. ई. वी. 15 फोटोइलेक्ट्रॉन (पी. एच. ई.) के स्तर पर बहुत उच्च प्रकाश संग्रह होता है। प्रत्येक मॉड्यूल के साथ जोड़े गए दो पी. एम. टी. से संकेतों को उच्च रिज़ॉल्यूशन (14 बिट्स) के साथ 1.2 माइक्रोन विंडो में 2 जी. एस./एस. पर डिजिटल किया जाता है। ट्रिगर के लिए 200 एनएस विंडो में दो पीएमटी ट्रिगर संकेतों के संयोग की आवश्यकता होती है, जबकि पीएमटी व्यक्तिगत ट्रिगर एकल पीएचई स्तर पर सेट किया जाता है। एक अन्य दिलचस्प विशेषता डिटेक्टर के पार्श्व चेहरों में से एक के बीच में एक माइलर खिड़की है, जो रेडॉन मुक्त वातावरण में बाहरी एक्स-रे/गामा स्रोतों के साथ नौ मॉड्यूल को एक साथ 10 केवी तक मापने की अनुमति देती है। 1 से 6 केवी तक रुचि के क्षेत्र (आरओआई) का सावधानीपूर्वक कम ऊर्जा अंशांकन, बाहरी अंशांकन और पृष्ठभूमि से जानकारी को मिलाकर किया जाता है। 109Cd स्रोत के साथ बाहरी अंशांकन हर दो सप्ताह में किए जाते हैं, और हर डेढ़ महीने में 40K से 3.2 और 0.87 के. वी. पर ऊर्जा जमा और एक ए. एन. ए. आई. एस. मॉड्यूल में 22Na आंतरिक संदूषण को दूसरे मॉड्यूल में उच्च ऊर्जा गामा के साथ संयोग से लाभ उठाकर चुना जाता है। ए. एन. ए. आई. एस.-112 प्रयोग एक कवच के अंदर स्थापित किया जाता है जिसमें 10 से. मी. पुरातात्विक सीसे की आंतरिक परत और 20 से. मी. कम गतिविधि वाले सीसे की बाहरी परत होती है। इस लीड शील्डिंग को एक एंटी-रेडॉन बॉक्स में बंद किया जाता है, कसकर बंद किया जाता है और रेडॉन मुक्त नाइट्रोजन गैस के साथ अत्यधिक दबाव में रखा जाता है। परिरक्षण की बाहरी परत (न्यूट्रॉन परिरक्षण) में 40 सेमी पानी की टंकी और पॉलीइथिलीन ईंटों का संयोजन होता है। 16 प्लास्टिक सिंटिलेटर से बना एक सक्रिय वीटो एंटी-रेडॉन बॉक्स और न्यूट्रॉन शील्डिंग के बीच रखा जाता है, जो सेट-अप के ऊपर और किनारों को कवर करता है और एएनएआईएस-112 डेटा लेने के साथ अवशिष्ट म्यूऑन फ्लक्स को प्रभावी ढंग से टैग करने की अनुमति देता है। ए. एन. ए. आई. एस.-112 को 2017 के वसंत के दौरान चालू किया गया था और इसने 3 अगस्त 2017 को 2450 एम. डब्ल्यू. ई. के तहत एल. एस. सी. के हॉल बी में डेटा लेने का चरण शुरू किया था। रॉक ओवरबर्डन। विश्लेषण के लिए उपयोगी प्रयोग का "लाइव टाइम" 95 प्रतिशत से अधिक है, जिससे उच्च कर्तव्य चक्र प्राप्त किया जा सकता है। डाउन टाइम ज्यादातर मॉड्यूल के आवधिक अंशांकन के कारण होता है। [1-2] केवी ऊर्जा क्षेत्र को छोड़कर, एक पृष्ठभूमि समझ हासिल की गई है, जहां पृष्ठभूमि मॉडल मापी गई घटना दर को कम करके आंकता है। क्रिस्टल थोक संदूषण प्रमुख पृष्ठभूमि स्रोत है, जो 210Pb, 40K, 22Na, 3H योगदान के रूप में रुचि के क्षेत्र में सबसे अधिक प्रासंगिक है। कुल मिलाकर नौ ए. एन. ए. आई. एस.-112 मॉड्यूल को ध्यान में रखते हुए, तीन साल के डेटा लेने के बाद आर. ओ. आई. में औसत पृष्ठभूमि 3.6 सी. पी. डी./कि. ग्रा./के. वी. है, जबकि डी. ए. एम. ए./एल. आई. बी. आर. ए. फेज. 2 पृष्ठभूमि 0.8 सी. पी. डी./कि. ग्रा./के. वी. से नीचे [1-2] के. वी. ऊर्जा अंतराल में, 0.24 सी. पी. डी./कि. ग्रा./के. वी. से नीचे [2-3] के. वी. ऊर्जा अंतराल में, और 0.12 सी. पी. डी./कि. ग्रा./के. वी. से नीचे [3-4] के. वी. ऊर्जा अंतराल में है। वार्षिक मॉड्यूलेशन विश्लेषण और परिणाम ए. एन. ए. आई. एस.-112 लक्ष्य को पूरा करने के लिए दो पी. एम. टी. के बीच नाड़ी के आकार और प्रकाश साझाकरण के आधार पर फ़िल्टरिंग प्रोटोकॉल का विकास महत्वपूर्ण रहा है क्योंकि आर. ओ. आई. में ट्रिगर दर गैर-थोक चमक घटनाओं पर हावी है। संबंधित दक्षता का निर्धारण बहुत महत्वपूर्ण है, और इसकी गणना 109Cd, 40K और 22Na घटनाओं का उपयोग करके की जाती है। यह 2 केवी तक नीचे 100% के बहुत करीब है, और फिर 1 केवी पर लगभग 15 प्रतिशत तक तेजी से कम हो जाता है, जहां विश्लेषण सीमा निर्धारित की जाती है। ए. एन. ए. आई. एस.-112 डेटा के वार्षिक मॉड्यूलेशन विश्लेषण के लिए एक अंधा प्रोटोकॉल लागू किया गया हैः आर. ओ. आई. में एकल-हिट घटनाओं को घटना चयन के दौरान अंधा रखा जाता है। अब तक, डेटा के तीन अनब्लाइंडिंग किए गए हैंः डेढ़ साल, 2 साल और 3 साल, जो क्रमशः 157.55,220.69, और 313.95 किलोग्राम × y के एक्सपोजर के अनुरूप हैं। ए. एन. ए. आई. एस.-112 वार्षिक मॉड्यूलेशन खोज डी. ए. एम. ए./एल. आई. बी. आर. ए. सहयोग, [1-6] के. ई. वी. और [2-6] के. ई. वी. द्वारा खोजे गए उन्हीं क्षेत्रों में की जाती है, जो अवधि को 1 वर्ष और अधिकतम मॉड्यूलेशन को 2 जून तक तय करते हैं। ए. एन. ए. आई. एस.-112 डेटा में संभावित मॉड्यूलेशन के सांख्यिकीय महत्व का मूल्यांकन करने के लिए, नौ डिटेक्टरों की घटना दर की गणना 10-दिनों के डिब्बे में की जाती है, और इसे न्यूनतम किया जाता है χ2 = σi (ni-μi) 2/σ2i, जहां ni समय बिन ti में घटनाओं की संख्या है (जीवित समय और डिटेक्टर दक्षता द्वारा सही), σi संबंधित पॉइसन अनिश्चितता है, तदनुसार सही किया जाता है, और μi उस समय बिन पर घटनाओं की अपेक्षित संख्या है, जो पृष्ठभूमि मॉडल पर निर्भर करता है और इसे इस प्रकार लिखा जा सकता हैः यहाँ, R0 प्रयोग में गैर-मॉड्यूलेटेड दर का प्रतिनिधित्व करता है, किसी भी गैर-मॉड्यूलेटेड घटक के समय में प्रायिकता वितरण कार्य (PDF) है, Sm मॉड्यूलेशन आयाम है, ω 2π/365 d = 0.01721 रेड d−1, t0 से −62.2 d (समय की उत्पत्ति 3 अगस्त को ली गई है और फिर कोसाइन अधिकतम 2 जून को है), M कुल डिटेक्टर द्रव्यमान है,  मुंद ई ऊर्जा अंतराल चौड़ाई है, और समय बिन चौड़ाई है। आर0 एक मुक्त पैरामीटर है, जबकि एस. एम. या तो 0 (शून्य परिकल्पना के लिए) पर स्थिर है या अनियंत्रित, सकारात्मक या नकारात्मक (मॉडुलन परिकल्पना के लिए) छोड़ दिया गया है। शून्य परिकल्पना दोनों ऊर्जा क्षेत्रों में 3 साल के डेटा के लिए अच्छी तरह से समर्थित है, जो दो पृष्ठभूमि मॉडल (एक एकल घातीय या मोंटे कार्लो पृष्ठभूमि मॉडल पर आधारित एक पीडीएफ) के लिए परिणाम है। मानक विचलन σ (एस. एम.) थोड़ा कम होता है जब डिटेक्टरों को स्वतंत्र रूप से माना जाता है, जैसा कि एक प्राथमिक संवेदनशीलता विश्लेषण के बाद अपेक्षित है। इसलिए, इस फिट को ए. एन. ए. आई. एस.-112 वार्षिक मॉडुलन अंतिम परिणाम और तीन साल के संपर्क के लिए संवेदनशीलता को उद्धृत करने के लिए चुना जाता है। [1-6] के. ई. वी. ([2-6] के. ई. वी.) पर 2.5 (2.7) के. एस. ए. की संवेदनशीलता के लिए, [1-6] और [2-6] के. ई. वी. ऊर्जा क्षेत्रों में 3.3 और 2.6 पर डी. ए. एम. ए./एल. आई. बी. आर. ए. परिणाम के साथ सबसे अच्छे फ़िट असंगत हैं। ए. एन. ए. आई. एस.-112 के 1.5,2 और 3 वर्षों के डेटा लेने के परिणाम पूरी तरह से संवेदनशीलता प्रक्षेपण की पुष्टि करते हैं। ए. एन. ए. आई. एस.-112 के परिणाम डेटा लेने के निर्धारित 5 वर्षों के भीतर 2022 में 3सी. एम. से ऊपर की संवेदनशीलता तक पहुंचने की संभावनाओं का समर्थन करते हैं। कई निरंतरता जांच की गई हैं (फिट में प्रवेश करने वाले डिटेक्टरों की संख्या को बदलना, केवल पहले दो वर्षों या पिछले दो वर्षों को ध्यान में रखते हुए, या समय बिन के आकार को बदलना), यह निष्कर्ष निकालते हुए कि परिणाम में प्रासंगिक व्यवस्थित अनिश्चितताओं का समर्थन करने का कोई संकेत नहीं है। पृष्ठभूमि मॉडल से नमूने लिए गए मोंटे कार्लो छद्म-परीक्षणों के एक बड़े समूह का प्रदर्शन इस बात की गारंटी देता है कि फिट पक्षपाती नहीं है। एक आवृत्ति विश्लेषण भी किया गया है, और निष्कर्ष यह है कि ए. एन. ए. आई. एस.-112 डेटा में खोजी गई आवृत्ति सीमा में कोई सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण मॉडुलन नहीं है। भविष्य की संभावनाएँ ए. एन. ए. आई. एस.-112 संवेदनशीलता सीमा ज्यादातर आर. ओ. आई. में उच्च पृष्ठभूमि के कारण है, लेकिन विशेष रूप से इस क्षेत्र में 1 से 2 केवी तक है। इस संदर्भ में, वर्तमान में विकसित किए जा रहे बूस्टेड डिसिजन ट्रीज (बी. डी. टी.) पर आधारित मशीन लर्निंग तकनीकों के अनुप्रयोग से इन गैर-थोक चमकती घटनाओं की अस्वीकृति में सुधार हो सकता है। प्रारंभिक परिणाम एक प्रासंगिक संवेदनशीलता सुधार की ओर इशारा करते हैं। अगस्त 2023 तक एक और वर्ष के लिए डेटा बढ़ाने से 4σ स्तर पर डी. ए. एम. ए./एल. आई. बी. आर. ए. परीक्षण की अनुमति मिल सकती है। डी. ए. एम. ए./एल. आई. बी. आर. ए. और ए. एन. ए. आई. एस. परिणाम के बीच तुलना को प्रभावित करने वाली एक संभावित प्रणाली परमाणु पुनरावृत्ति के लिए एक संभावित अलग डिटेक्टर प्रतिक्रिया है, क्योंकि दोनों प्रयोगों को एक्स-रे/गामा का उपयोग करके कैलिब्रेट किया जाता है। यह सर्वविदित है कि इलेक्ट्रॉनों द्वारा जमा की गई समान ऊर्जा के संबंध में परमाणु पुनरावृत्तियों द्वारा जमा की गई ऊर्जा के लिए चमक को दृढ़ता से बुझा दिया जाता है। एन. ए. आई. सिंटिलेटर में शमन कारकों (क्यू. एफ.) के मापन मजबूत विसंगतियों से प्रभावित होते हैं। ए. एन. ए. आई. एस.-112 डिटेक्टर क्यू. एफ. का निर्धारण टी. यू. एन. एल. में माप के बाद किया जा रहा है। इसके अलावा, न्यूट्रॉन स्रोतों का उपयोग करते हुए प्रयोग के लिए एक पूर्ण अंशांकन कार्यक्रम विकसित किया जा रहा है। ए. एन. ए. आई. एस.-112 डेटा अनुरोध पर उपलब्ध है। निर्धारित पाँच साल के डेटा लेने के बाद, डेटा जारी किया जाएगा। बाहरी लिंक ए. एन. ए. आई. एस. प्रयोग वेबसाइट कैनफ्रैंक भूमिगत प्रयोगशाला वेबसाइट डी. ए. एम. ए. परियोजना वेबसाइट संदर्भ काले पदार्थ की खोज के लिए प्रयोग