ब्लैक मैटर क्या है? डार्क मैटर थ्योरी

2024 लेखक: Henry Conors | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-02-12 07:41

पहले कौन आया: अंडा या मुर्गी? दुनिया भर के वैज्ञानिक दशकों से इस सरल प्रश्न से जूझ रहे हैं। इसी तरह का एक सवाल उठता है कि ब्रह्मांड के निर्माण के समय शुरुआत में क्या था। लेकिन क्या यह, यह सृष्टि थी, या ब्रह्मांड चक्रीय या अनंत हैं? अंतरिक्ष में काला पदार्थ क्या है और यह सफेद पदार्थ से कैसे भिन्न है? आइए विभिन्न प्रकार के धर्मों को त्यागकर इन प्रश्नों के उत्तरों को वैज्ञानिक दृष्टिकोण से देखने का प्रयास करें। पिछले कुछ वर्षों में, वैज्ञानिकों ने अकल्पनीय करने में कामयाबी हासिल की है। शायद इतिहास में पहली बार सैद्धांतिक भौतिकविदों की गणना प्रयोगात्मक भौतिकविदों की गणना से सहमत थी। पिछले कुछ वर्षों में वैज्ञानिक समुदाय को कई अलग-अलग सिद्धांत प्रस्तुत किए गए हैं। कमोबेश सटीक रूप से, अनुभवजन्य तरीकों से, कभी-कभी अर्ध-वैज्ञानिक रूप से, हालांकि, सैद्धांतिक गणना किए गए डेटा को प्रयोगों द्वारा पुष्टि की गई थी, कुछ में एक दर्जन से अधिक वर्षों की देरी के साथ भी (उदाहरण के लिए हिग्स बोसॉन)।

डार्क मैटर - काली ऊर्जा

ऐसे कई सिद्धांत हैं, उदाहरण के लिए: स्ट्रिंग थ्योरी, बिग बैंग थ्योरी, साइक्लिक यूनिवर्स थ्योरी, पैरेलल यूनिवर्स थ्योरी, मॉडिफाइड न्यूटनियन डायनेमिक्स (MOND), एफ।हॉयल और अन्य। हालांकि, वर्तमान में, निरंतर विस्तार और विकसित ब्रह्मांड के सिद्धांत को आम तौर पर स्वीकार किया जाता है, जो कि बिग बैंग अवधारणा के ढांचे के भीतर अच्छी तरह फिट बैठते हैं। उसी समय, अर्ध-आनुभविक रूप से (यानी, अनुभवजन्य रूप से, लेकिन बड़ी सहनशीलता के साथ और सूक्ष्म जगत की संरचना के मौजूदा आधुनिक सिद्धांतों के आधार पर), डेटा प्राप्त किया गया था कि हमारे लिए ज्ञात सभी सूक्ष्म कण कुल मात्रा का केवल 4.02% बनाते हैं ब्रह्मांड की पूरी रचना। यह तथाकथित "बैरियन कॉकटेल", या बेरियोनिक पदार्थ है। हालांकि, हमारे ब्रह्मांड का बड़ा हिस्सा (95% से अधिक) एक अलग योजना, विभिन्न संरचना और गुणों के पदार्थ हैं। यह तथाकथित ब्लैक मैटर और ब्लैक एनर्जी है। वे अलग तरह से व्यवहार करते हैं: वे विभिन्न प्रकार की प्रतिक्रियाओं के लिए अलग तरह से प्रतिक्रिया करते हैं, मौजूदा तकनीकी साधनों द्वारा तय नहीं होते हैं, और पहले से अस्पष्टीकृत गुणों का प्रदर्शन करते हैं। इससे हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि या तो ये पदार्थ भौतिकी के अन्य नियमों का पालन करते हैं (गैर-न्यूटोनियन भौतिकी, गैर-यूक्लिडियन ज्यामिति का एक मौखिक एनालॉग), या विज्ञान और प्रौद्योगिकी के विकास का हमारा स्तर इसके गठन के प्रारंभिक चरण में ही है।

बैरियन क्या हैं?

मजबूत अंतःक्रियाओं के वर्तमान क्वार्क-ग्लूऑन मॉडल के अनुसार, केवल सोलह प्राथमिक कण हैं (और हिग्स बोसॉन की हालिया खोज इसकी पुष्टि करती है): क्वार्क के छह प्रकार (स्वाद), आठ ग्लूऑन और दो बोसॉन। बेरियन एक मजबूत अंतःक्रिया के साथ भारी प्राथमिक कण हैं। उनमें से सबसे प्रसिद्ध क्वार्क, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन हैं। ऐसे पदार्थों के परिवार, में भिन्नस्पिन, द्रव्यमान, उनका "रंग", साथ ही साथ "मंत्रमुग्धता", "अजीबता" की संख्या, ठीक उसी के निर्माण खंड हैं जिसे हम बैरोनिक पदार्थ कहते हैं। ब्लैक (डार्क) पदार्थ, जो ब्रह्मांड की कुल संरचना का 21.8% बनाता है, में अन्य कण होते हैं जो विद्युत चुम्बकीय विकिरण का उत्सर्जन नहीं करते हैं और इसके साथ किसी भी तरह से प्रतिक्रिया नहीं करते हैं। इसलिए, कम से कम प्रत्यक्ष अवलोकन के लिए, और इससे भी अधिक ऐसे पदार्थों के पंजीकरण के लिए, पहले उनकी भौतिकी को समझना और उन कानूनों पर सहमत होना आवश्यक है जिनका वे पालन करते हैं। कई आधुनिक वैज्ञानिक इस समय दुनिया भर के शोध संस्थानों में ऐसा कर रहे हैं।

सबसे संभावित विकल्प

कौन से पदार्थ संभव माने जाते हैं? शुरू करने के लिए, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि केवल दो संभावित विकल्प हैं। जीआर और एसआरटी (सामान्य और विशेष सापेक्षता) के अनुसार, संरचना के संदर्भ में, यह पदार्थ बेरियन और गैर-बैरियन डार्क मैटर (काला) दोनों हो सकता है। बिग बैंग के मुख्य सिद्धांत के अनुसार, किसी भी मौजूदा पदार्थ को बेरियन के रूप में दर्शाया जाता है। यह थीसिस अत्यंत उच्च सटीकता के साथ सिद्ध हुई है। वर्तमान में, वैज्ञानिकों ने विलक्षणता के फटने के एक मिनट बाद बनने वाले कणों को पकड़ना सीख लिया है, यानी पदार्थ की एक सुपरडेंस अवस्था के विस्फोट के बाद, शरीर का द्रव्यमान अनंत की ओर और शरीर के आयाम शून्य हो जाते हैं। बेरियन कणों के साथ परिदृश्य सबसे अधिक संभावित है, क्योंकि यह उनसे है कि हमारा ब्रह्मांड बना है और उनके माध्यम से इसका विस्तार जारी है। काला पदार्थ,इस धारणा के अनुसार, इसमें बुनियादी कण होते हैं जिन्हें आमतौर पर न्यूटनियन भौतिकी द्वारा स्वीकार किया जाता है, लेकिन किसी कारण से विद्युत चुम्बकीय तरीके से कमजोर रूप से बातचीत करते हैं। इसीलिए डिटेक्टर उनका पता नहीं लगाते हैं।

यह इतनी आसानी से नहीं चल रहा है

यह परिदृश्य कई वैज्ञानिकों के अनुकूल है, लेकिन उत्तर से अधिक प्रश्न अभी भी हैं। यदि काले और सफेद दोनों पदार्थों को केवल बेरियन द्वारा दर्शाया जाता है, तो प्राथमिक न्यूक्लियोसिंथेसिस के परिणामस्वरूप, भारी लोगों के प्रतिशत के रूप में प्रकाश बेरियन की एकाग्रता ब्रह्मांड के प्रारंभिक खगोलीय पिंडों में भिन्न होनी चाहिए। और प्रयोगात्मक रूप से, हमारी आकाशगंगा में पर्याप्त संख्या में बड़ी गुरुत्वाकर्षण वस्तुओं, जैसे कि ब्लैक होल या न्यूट्रॉन सितारों की उपस्थिति, हमारे आकाशगंगा के प्रभामंडल के द्रव्यमान को संतुलित करने के लिए प्रकट नहीं हुई है। हालांकि, वही न्यूट्रॉन तारे, डार्क गैलेक्टिक हेलोस, ब्लैक होल, व्हाइट, ब्लैक और ब्राउन ड्वार्फ (अपने जीवन चक्र के विभिन्न चरणों में तारे), सबसे अधिक संभावना है, डार्क मैटर का हिस्सा हैं जिससे डार्क मैटर बना है। ब्लैक एनर्जी उनके भरने को भी पूरक कर सकती है, जिसमें प्रीऑन, क्वार्क और क्यू स्टार जैसी अनुमानित काल्पनिक वस्तुएं शामिल हैं।

गैर-बेरियोनिक उम्मीदवार

दूसरा परिदृश्य एक गैर-बैरोनिक मूल का तात्पर्य है। यहां, कई प्रकार के कण उम्मीदवार के रूप में कार्य कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, प्रकाश न्यूट्रिनो, जिसका अस्तित्व वैज्ञानिकों द्वारा पहले ही सिद्ध किया जा चुका है। हालांकि, उनका द्रव्यमान, सौवें से एक के क्रम मेंदस हजारवां ईवी (इलेक्ट्रॉन-वोल्ट), आवश्यक महत्वपूर्ण घनत्व की अप्राप्यता के कारण व्यावहारिक रूप से उन्हें संभावित कणों से बाहर कर देता है। लेकिन भारी न्यूट्रिनो, भारी लेप्टान के साथ जोड़े गए, व्यावहारिक रूप से सामान्य परिस्थितियों में कमजोर बातचीत में खुद को प्रकट नहीं करते हैं। ऐसे न्यूट्रिनो को बाँझ कहा जाता है; ईवी के दसवें हिस्से तक के अधिकतम द्रव्यमान के साथ, वे डार्क मैटर कणों के लिए उम्मीदवार होने की अधिक संभावना रखते हैं। क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स और मानक मॉडल में समस्याओं को हल करने के लिए भौतिक समीकरणों में एक्सियन और कॉस्मियन को कृत्रिम रूप से पेश किया गया है। एक और स्थिर सुपरसिमेट्रिक कण (एसयूएसवाई-एलएसपी) के साथ, वे उम्मीदवारों के रूप में अच्छी तरह से योग्य हो सकते हैं, क्योंकि वे विद्युत चुम्बकीय और मजबूत बातचीत में भाग नहीं लेते हैं। हालांकि, न्यूट्रिनो के विपरीत, वे अभी भी काल्पनिक हैं, उनके अस्तित्व को अभी भी सिद्ध करने की आवश्यकता है।

ब्लैक मैटर थ्योरी

ब्रह्मांड में द्रव्यमान की कमी इस स्कोर पर विभिन्न सिद्धांतों को जन्म देती है, जिनमें से कुछ काफी सुसंगत हैं। उदाहरण के लिए, यह सिद्धांत कि साधारण गुरुत्वाकर्षण सर्पिल आकाशगंगाओं में तारों के अजीब और अत्यधिक तेज़ घूमने की व्याख्या करने में सक्षम नहीं है। इतनी गति से, वे बस इससे बाहर निकल जाएंगे, यदि किसी प्रकार की होल्डिंग फोर्स के लिए नहीं, जिसका पंजीकरण करना अभी तक संभव नहीं है। सिद्धांतों के अन्य सिद्धांत स्थलीय परिस्थितियों में WIMP (बड़े पैमाने पर विद्युतीय रूप से परस्पर क्रिया करने वाले कण-प्राथमिक उप-कणों के भागीदार, सुपरसिमेट्रिक और सुपरहेवी - यानी आदर्श उम्मीदवार) प्राप्त करने की असंभवता की व्याख्या करते हैं, क्योंकि वे n-आयाम में रहते हैं, जो हमारे तीन से अलग है- आयामी एक।कलुजा-क्लेन सिद्धांत के अनुसार, ऐसे माप हमारे लिए उपलब्ध नहीं हैं।

बदलते सितारे

एक अन्य सिद्धांत बताता है कि कैसे परिवर्तनशील तारे और काला पदार्थ एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। ऐसे तारे की चमक न केवल अंदर होने वाली आध्यात्मिक प्रक्रियाओं (स्पंदन, क्रोमोस्फेरिक गतिविधि, प्रमुखता इजेक्शन, स्पिलओवर और बाइनरी स्टार सिस्टम में ग्रहण, सुपरनोवा विस्फोट) के कारण बदल सकती है, बल्कि डार्क मैटर के विषम गुणों के कारण भी बदल सकती है।

ताना ड्राइव

एक सिद्धांत के अनुसार, काल्पनिक WARP तकनीक (WARP इंजन) पर चलने वाले अंतरिक्ष यान के सबस्पेस इंजन के लिए ईंधन के रूप में डार्क मैटर का उपयोग किया जा सकता है। संभावित रूप से, ऐसे इंजन जहाज को प्रकाश की गति से अधिक गति से आगे बढ़ने की अनुमति देते हैं। सैद्धांतिक रूप से, वे जहाज के सामने और पीछे की जगह को मोड़ने में सक्षम होते हैं और इसे वैक्यूम में विद्युत चुम्बकीय तरंग की गति से भी तेज गति से आगे बढ़ाते हैं। जहाज स्थानीय रूप से गति नहीं करता है - केवल इसके सामने का स्थानिक क्षेत्र मुड़ा हुआ है। कई काल्पनिक कहानियां इस तकनीक का उपयोग करती हैं, जैसे कि स्टार ट्रेक गाथा।

स्थलीय परिस्थितियों में वृद्धि

पृथ्वी पर काला पदार्थ उत्पन्न करने और प्राप्त करने के प्रयास अभी तक सफल नहीं हुए हैं। वर्तमान में, एलएचसी (लार्ज एंड्रॉन कोलाइडर) में प्रयोग किए जा रहे हैं, ठीक उसी जगह जहां हिग्स बोसोन को पहली बार दर्ज किया गया था, साथ ही साथ अन्य, कम शक्तिशाली, जिसमें खोज में रैखिक कोलाइडर शामिल थे।प्राथमिक कणों के स्थिर, लेकिन विद्युत चुम्बकीय रूप से कमजोर रूप से परस्पर क्रिया करने वाले भागीदार। हालांकि, न तो फोटोनो, न ग्रेविटिनो, न ही हिग्सिनो, न ही स्न्यूट्रिनो (न्यूट्रलिनो), और न ही अन्य डब्ल्यूआईएमपी अभी तक प्राप्त किए गए हैं। वैज्ञानिकों के प्रारंभिक सतर्क अनुमान के अनुसार, स्थलीय परिस्थितियों में एक मिलीग्राम डार्क मैटर प्राप्त करने के लिए, संयुक्त राज्य अमेरिका में वर्ष के दौरान खपत की गई ऊर्जा के बराबर की आवश्यकता होती है।