ये अजीब 'क्वासिपर्टिकल्स' आखिरकार अनमास्क डार्क मैटर कर सकते हैं


ब्रह्मांड में सभी मामलों का लगभग 80% वर्तमान भौतिकी के लिए पूरी तरह से अज्ञात रूप में है। हम इसे डार्क मैटर कहते हैं, क्योंकि सबसे अच्छा हम यह बता सकते हैं … डार्क। दुनिया भर के प्रयोग इसे समझने की उम्मीद में एक भटके हुए गहरे पदार्थ के कण को ​​पकड़ने का प्रयास कर रहे हैं, लेकिन अभी तक वे खाली हैं।

हाल ही में, सिद्धांतकारों की एक टीम ने अजीब "कणों" का उपयोग करके डार्क मैटर का शिकार करने के लिए एक नया तरीका प्रस्तावित किया है, जिसे मैग्नॉन कहा जाता है, एक नाम जो मैंने अभी तक नहीं बनाया। इन छोटे तरंगों को छिपाने के लिए एक क्षणभंगुर, हल्के अंधेरे पदार्थ कण को ​​भी लुभा सकता है, ऐसा सिद्धांतकारों का कहना है। [The 11 Biggest Unanswered Questions About Dark Matter]

हम डार्क मैटर के बारे में सभी चीजों को जानते हैं, इसके अपवाद के अपवाद हैं।

भले ही हम इसका प्रत्यक्ष रूप से पता नहीं लगा सकते हैं, लेकिन जैसे ही हम अपने दूरबीनों को व्यापक ब्रह्मांड में खोलते हैं, वैसे ही हम काले पदार्थ के प्रमाण को देखते हैं। पहला रहस्योद्घाटन, 1930 के दशक में वापस, आकाशगंगा समूहों के अवलोकन के माध्यम से आया, जो ब्रह्मांड में सबसे बड़ी संरचनाओं में से कुछ है। जिन आकाशगंगाओं में उनका निवास था, वे बस एक क्लस्टर के रूप में एक साथ आयोजित होने के लिए बहुत तेज़ी से आगे बढ़ रही थीं। ऐसा इसलिए है क्योंकि आकाशगंगाओं का सामूहिक द्रव्यमान गुरुत्वाकर्षण गोंद देता है जो क्लस्टर को एक साथ रखता है – द्रव्यमान जितना अधिक होगा, उतना ही अधिक गोंद होगा। एक सुपर-मजबूत गोंद एक साथ सबसे तेज चलने वाली आकाशगंगाओं को भी पकड़ सकता है। कोई भी तेज़ और क्लस्टर बस खुद को चीर देगा।

लेकिन वहाँ क्लस्टर, मौजूदा, आकाशगंगाओं के चारों ओर उनके साथ गुलजार थे, जहां तक ​​कि उन्हें क्लस्टर का द्रव्यमान दिया जाना चाहिए। कुछ समूहों को एक साथ पकड़ने के लिए पर्याप्त गुरुत्वाकर्षण की पकड़ थी, लेकिन यह कि कुछ प्रकाश के साथ उत्सर्जित या बातचीत नहीं कर रहा था।

यह रहस्य दशकों तक अनसुलझा रहा, और 1970 के दशक में खगोलशास्त्री वेरा रुबिन ने आकाशगंगाओं के भीतर तारों के अवलोकन के माध्यम से बड़े पैमाने पर पूर्वजों की खोज की। एक बार फिर, चीजें बहुत तेजी से आगे बढ़ रही थीं: उनके देखे गए द्रव्यमान को देखते हुए, हमारे ब्रह्मांड में आकाशगंगाओं को अरबों साल पहले खुद को अलग करना चाहिए था। कुछ उन्हें एक साथ पकड़े हुए था। कुछ अनदेखी। [11 Fascinating Facts About Our Milky Way Galaxy]

कहानी ब्रह्मांड के सभी समय और स्थान दोनों में दोहराती है। बिग बैंग के शुरुआती प्रकाश से लेकर ब्रह्मांड की सबसे बड़ी संरचनाओं तक, कुछ फंकी है।

इसलिए डार्क मैटर बहुत ज्यादा है – हम केवल इसके अस्तित्व के समर्थन में डेटा की सुनामी को समझाने के लिए कोई अन्य व्यवहार्य परिकल्पना नहीं पा सकते हैं। लेकिन यह क्या हैं? हमारा सबसे अच्छा अनुमान है कि डार्क मैटर कुछ नए, विदेशी कण, भौतिकी के लिए अज्ञात है। इस तस्वीर में, डार्क मैटर हर आकाशगंगा में बाढ़ आता है। वास्तव में, एक आकाशगंगा का दृश्य भाग, जैसा कि गैस और धूल के सितारों और बादलों के माध्यम से देखा जाता है, एक बहुत बड़े, गहरे किनारे के खिलाफ बस एक छोटा प्रकाश स्तंभ है। प्रत्येक आकाशगंगा एक बड़े "प्रभामंडल" के भीतर बैठती है, जो गहरे रंग के कणों के युग्मों पर अरबों से बनी होती है।

ये डार्क मैटर कण अभी आपके कमरे से गुजर रहे हैं। वे आपके माध्यम से स्ट्रीमिंग कर रहे हैं। एक कभी न खत्म होने वाली बारिश की बौछार ओ 'छोटे, अदृश्य काले पदार्थ के कण। लेकिन आप बस उन्हें नोटिस नहीं करते हैं। वे प्रकाश के साथ या आवेशित कणों के साथ परस्पर क्रिया नहीं करते हैं। आप आवेशित कणों से बने हैं और आप प्रकाश के साथ बहुत अनुकूल हैं; आप डार्क मैटर के लिए अदृश्य हैं और डार्क मैटर आपके लिए अदृश्य है। एकमात्र तरीका है कि हम "देख" अंधेरे पदार्थ गुरुत्वाकर्षण बल के माध्यम से है; ब्रह्मांड में हर प्रकार के पदार्थ और ऊर्जा का गुरुत्वाकर्षण, अंधेरा है या नहीं, इसलिए सबसे बड़े पैमाने पर, हम इन सभी अनगिनत कणों के संयुक्त द्रव्यमान के प्रभाव का निरीक्षण करते हैं। लेकिन यहाँ अपने कमरे में? कुछ भी तो नहीं।

जब तक, हम आशा करते हैं, कुछ अन्य तरीके हैं जो डार्क मैटर हमारे साथ सामान्य बात करता है। यह संभव है कि डार्क मैटर कण, जो भी हो, वह कमजोर परमाणु बल भी महसूस करता है – जो रेडियोधर्मी क्षय के लिए जिम्मेदार है – इस छिपे हुए दायरे में एक नई खिड़की खोल रहा है। एक विशाल डिटेक्टर बनाने की कल्पना करें, जो भी तत्व आपके पास है उसका एक बड़ा द्रव्यमान। डार्क मैटर कण इसके माध्यम से प्रवाहित होते हैं, लगभग सभी पूरी तरह से हानिरहित हैं। लेकिन कभी-कभी, अंधेरे पदार्थ के विशेष मॉडल के आधार पर दुर्लभता के साथ, पासिंग कण कमजोर परमाणु बल के माध्यम से डिटेक्टर में तत्वों में से एक परमाणु नाभिक के साथ बातचीत करता है, इसे जगह से बाहर खटखटाता है और डिटेक्टर के पूरे द्रव्यमान को बनाता है। तरकश।

यह प्रायोगिक सेटअप तभी काम करता है जब डार्क मैटर का कण अपेक्षाकृत भारी होता है, जिससे उन दुर्लभ इंटरैक्शन में से एक में एक न्यूक्लियस को घुमाने के लिए पर्याप्त ऊम्फ मिलता है। लेकिन अब तक, दुनिया भर में किसी भी डार्क मैटर डिटेक्टर ने बातचीत के कोई निशान नहीं देखे हैं, वर्षों और खोज के वर्षों के बाद भी। जैसे-जैसे प्रयोगों में तेजी आई है, डार्क मैटर के स्वीकार्य गुणों को धीरे-धीरे खारिज किया गया है। यह जरूरी नहीं कि एक बुरी चीज है; हम केवल यह नहीं जानते हैं कि डार्क मैटर किस चीज से बना है, इसलिए जितना अधिक हम यह जानते हैं कि यह क्या नहीं है, यह क्या हो सकता है की तस्वीर को साफ करता है।

लेकिन परिणामों की कमी थोड़ी चिंताजनक हो सकती है। डार्क मैटर के लिए सबसे भारी उम्मीदवारों को खारिज किया जा रहा है, और अगर रहस्यमय कण बहुत हल्का है, तो यह डिटेक्टरों में कभी नहीं देखा जाएगा क्योंकि वे अभी स्थापित हैं। यही है, जब तक कि कोई दूसरा तरीका नहीं है कि अंधेरे पदार्थ नियमित मामले पर बात कर सकते हैं।

हाल ही में ऑनलाइन जर्नल arXiv में प्रकाशित एक लेख में, भौतिकविदों ने एक प्रस्तावित प्रयोगात्मक सेटअप का विस्तार किया है जो इलेक्ट्रॉनों के स्पिन को बदलने के कार्य में एक अंधेरे पदार्थ के कण को ​​स्पॉट कर सकता है (यदि वास्तव में, अंधेरे पदार्थ ऐसा कर सकते हैं)। इस सेटअप में, अंधेरे पदार्थ का संभावित रूप से पता लगाया जा सकता है, भले ही संदिग्ध कण बहुत हल्का हो। यह सामग्री में तथाकथित चुंबक बनाने के द्वारा ऐसा कर सकते हैं।

बहाना करें कि आपके पास निरपेक्ष शून्य के तापमान पर सामग्री का एक हिस्सा है। सभी मोच – जैसे छोटे छोटे बार मैग्नेट – उस मामले में सभी इलेक्ट्रॉनों के एक ही दिशा में इंगित करेंगे। जैसा कि आप धीरे-धीरे तापमान बढ़ाते हैं, कुछ इलेक्ट्रॉनों को जागना शुरू हो जाएगा, चारों ओर घूमना और बेतरतीब ढंग से विपरीत दिशा में अपने स्पिन को इंगित करना होगा। जितना अधिक आप तापमान बढ़ाते हैं, उतने ही अधिक इलेक्ट्रॉन हवा में प्रवाहित होते हैं – और उनमें से प्रत्येक फ़्लिप चुंबकीय शक्ति को कम कर देता है। उनमें से प्रत्येक फ़्लिप किए गए स्पिंस भी सामग्री की ऊर्जा में थोड़ा तरंग का कारण बनता है, और उन विगल्स को एक क्विपिपर्टिकल के रूप में देखा जा सकता है, एक सच्चे कण नहीं, लेकिन कुछ आप इस तरह से गणित के साथ वर्णन कर सकते हैं। इन कैसिपार्टिकल्स को "मैग्न्स" के रूप में जाना जाता है, शायद इसलिए कि वे छोटे, प्यारे छोटे मैग्नेट की तरह हैं।

इसलिए यदि आप वास्तव में ठंडी सामग्री के साथ शुरू करते हैं, और पर्याप्त अंधेरे पदार्थ कण सामग्री पर हमला करते हैं और आसपास कुछ घूमते हैं, तो आप मैग्नेट का निरीक्षण करेंगे। प्रयोग की संवेदनशीलता और अंत: क्रियाओं की प्रकृति के कारण, यह सेटअप एक हल्के काले पदार्थ के कण का पता लगा सकता है।

यानि अगर यह मौजूद है।

पॉल एम। सटर में एक खगोल भौतिकीविद् है ओहियो स्टेट यूनिवर्सिटी, का मेजबान एक अंतरिक्ष यात्री से पूछें तथा अंतरिक्ष रेडियोऔर के लेखक हैं ब्रह्मांड में आपका स्थान

पर मूल रूप से प्रकाशित लाइव साइंस