WANI BAƘON KARO A CIKIN TARKON DARK MATTER

Dark matter (abu mai duhu) ita ce mafi yawan abubuwan da ke cikin sararin samaniya, amma babu wanda ya taɓa kama ƙwayarta ko ɗaya. Shekaru da dama, waɗanda aka fi ɗauka su ne ƙwayoyi masu nauyi masu tafiyar hawainiya da ake kira WIMP. Manyan tankunan xenon mai ruwa, da aka binne can ƙarƙashin ƙasa, suna jiran ɗaya daga cikinsu ya yi karo da nucleus na xenon ya sa shi ya koma baya.

Abu ɗaya da bai dace ba

Gwajin LUX-ZEPLIN (LZ) kwanan nan ya faɗaɗa bincikensa zuwa karo masu ƙarfi. A babban tagar kuzarinsa, daga kiloelectronvolt 5.4 zuwa 50, bai ga wani abu na musamman ba. Amma a sama da haka, ya rubuta abu ɗaya tilo a kiloelectronvolt 248, a yankin da kusan ba a tsammanin hayaniyar bayan fage. Muhimmancinsa na gida sigma 3.4 ne: abin sha’awa, ba gano wani abu ba.

Matsalar ta motsi ce (kinematics). Don bugun nucleus na xenon da ƙarfi haka, dole ne ƙwaya ta ɗauki babban momentum — kusan MeV/c 246. Dark matter da ke yawo a hankali ta cikin Damin Taurarinmu ba za ta iya ba sai dai idan tana da nauyi sosai, fiye da kusan sau 74 na nauyin proton. Amma samfuran masu nauyi irin wannan an riga an kawar da su sosai saboda shiru a ƙasan kuzari.

Ƙwayoyi masu sauri, masu sauƙi daga ramukan baƙi masu mutuwa

Wata hanyar ba da irin wannan bugu ita ce ƙwaya mai sauƙi amma mai matuƙar sauri. Tushe na halitta: ramukan baƙi na farko-farko (primordial black holes), waɗanda wasu ka’idoji ke cewa sun samu tun farkon farkon sararin samaniya. Waɗanda ke da nauyin taurari masu ƙanƙanta (asteroid) — gram 10¹¹ zuwa 10¹³ — za su kasance suna ƙafewa a yau ta hanyar hasken Hawking, suna watsa kowane irin ƙwaya da ta fi sauƙi fiye da zafinsu, wataƙila har da dark matter.

Jitumani Kalita, na Indian Institute of Technology Guwahati, ya lissafa abin da irin wannan kwarara za ta yi a cikin LZ. Don samar da karon keV 248, ƙwayar da ke shigowa tana buƙatar kusan MeV 123 na kuzari.

Dalilin da ya sa ba zai yi aiki ba

Hasken Hawking na zafi ne (thermal): yana samar da ƙwayoyi masu ƙasan kuzari fiye da masu babban kuzari nesa ba kusa ba. Ƙwayoyi na MeV 20 zuwa 50 sun fi yawa ninkin ba ninkin fiye da na MeV 123. Don haka ga kowane bugu mai ƙarfi, za a sami ambaliyar masu rauni — daidai inda LZ ba ta ga komai ba.

Jadawalin yawan abubuwan da aka hasashe gwargwadon kuzarin komawa baya, mai ƙololuwa a ƙasan kuzari.

Bakan komawa baya da aka hasashe a cikin xenon: samfuran biyu suna samar da abubuwa da yawa a ƙasan kuzari (hagu) fiye da a keV 248 (layin ɗigo-ɗigo). — Hoto na 1, Kalita (2026), arXiv:2609.29462.

Marubucin ya gwada hanyoyin tserewa biyu da aka saba:

Karo da ke ƙara ƙarfi da momentum da aka miƙa. Ko da sigar da ta fi tsauri tana barin tarin abubuwa a kusan keV 20–30, kusan sau 100 sama da yawan abubuwan a keV 248.
Ƙwayoyi da ke rikiɗa zuwa yanayi mai ɗan nauyi lokacin da suka yi karo. Wannan dabara tana aiki ga dark matter mai tafiyar hawainiya. Amma ga ƙwayoyi masu sauri haka, ƙaramin kuɗin kuzarin ba shi da wani tasiri: yawan abubuwan a ƙasan kuzari ya kasance fiye da sau 1,000 girma fiye da siginar.

Matsayarsa tsayayyiya ce, “ba zai yiwu ba”: abin da LZ ta gani ba zai iya fitowa daga dark matter da ramukan baƙi na farko-farko masu ƙafewa ke fitarwa ba.

Gazawar da duk da haka ke koyarwa

Idan aka juya shi, hujjar ta zama awo. Tun da LZ ba ta ga ambaliyar abubuwa a ƙasan kuzari ba, irin waɗannan ramukan baƙi ba za su iya yawaita ba. Ga ramukan baƙi masu nauyin kusan gram 2 × 10¹¹, za su iya zama mafi yawa kusan kashi ɗaya cikin miliyan na dukan dark matter (amincewa 90%). Iyakar tana sassautawa da sauri sama da gram 10¹³, inda ramukan baƙin suke da sanyi sosai har ba su da tasiri.

Jadawalin kason dark matter da aka kawar gwargwadon nauyin ramin baƙi.

Iyakoki na sama kan kason dark matter da ya ƙunshi ramukan baƙi na farko-farko, gwargwadon nauyinsu: yankin da aka yi wa inuwa an kawar da shi. — Hoto na 2, Kalita (2026), arXiv:2609.29462.

A cewar marubucin, na’urorin da aka gina don kama dark matter mai tafiyar hawainiya za su iya, ta haka, bincika ƙwayoyi masu sauri da ramukan baƙi masu ƙafewa za su fitar.

Abin da ya rage a buɗe

Wannan bincike ne na ka’ida da marubuci ɗaya ya yi, kan abu ɗaya. Ainihin asalin karon LZ har yanzu ba a sani ba: takardar ta kawar da bayani ɗaya, ba ta ba da wani ba.