डार्क मैटर क्या है?

सभी पदार्थों का मानचित्र - जिनमें से अधिकांश अदृश्य काले पदार्थ हैं - पृथ्वी और अवलोकन ब्रह्मांड के किनारे के बीच। ईएसए / नासा / जेपीएल-कैलटेक के माध्यम से छवि।

डान हूपर द्वारा, शिकागो विश्वविद्यालय

पिछले कुछ दशकों ने ब्रह्माण्ड विज्ञान में एक अद्भुत युग की शुरुआत की है। उच्च परिशुद्धता माप के एक विविध सरणी ने हमें अपने ब्रह्मांड के इतिहास को उल्लेखनीय विस्तार से फिर से संगठित करने की अनुमति दी है।

और जब हम विभिन्न मापों की तुलना करते हैं - ब्रह्मांड की विस्तार दर, पहले परमाणुओं के निर्माण में जारी प्रकाश के पैटर्न, आकाशगंगाओं और आकाशगंगा समूहों के अंतरिक्ष में वितरण और विभिन्न रासायनिक प्रजातियों की प्रचुरता - हम पाते हैं कि सभी एक ही कहानी बताओ, और सभी घटनाओं की एक ही श्रृंखला का समर्थन करते हैं।

अनुसंधान की यह रेखा स्पष्ट रूप से, मेरे विचार से अधिक सफल रही है, हमें आशा थी कि हमें कोई अधिकार होगा। हम अपने ब्रह्मांड की उत्पत्ति और इतिहास के बारे में अधिक जानते हैं, आज से लगभग कुछ दशक पहले किसी ने अनुमान लगाया होगा कि हम इतने कम समय में सीखेंगे।

लेकिन इन सफलताओं के बावजूद, बहुत कुछ सीखा जाना बाकी है। और कुछ मायनों में, हाल के दशकों में की गई खोजों ने उतने ही नए प्रश्न खड़े किए हैं जितने कि उन्होंने उत्तर दिए हैं।

सबसे घबराहट में से एक हमारे दिल में मिलता है कि हमारा ब्रह्मांड वास्तव में क्या बना है। ब्रह्माण्ड संबंधी टिप्पणियों ने हमारे ब्रह्मांड में पदार्थ के औसत घनत्व को बहुत अधिक सटीकता से निर्धारित किया है। लेकिन यह घनत्व सामान्य परमाणुओं की तुलना में बहुत अधिक हो सकता है।

दशकों के मापन और बहस के बाद, अब हम आश्वस्त हैं कि हमारे ब्रह्मांड के मामले का भारी बहुमत - लगभग 84 प्रतिशत - परमाणुओं या किसी अन्य ज्ञात पदार्थ से बना नहीं है। यद्यपि हम इस अन्य मामले के गुरुत्वाकर्षण को महसूस कर सकते हैं, और स्पष्ट रूप से बता सकते हैं कि यह वहां है, हम बस यह नहीं जानते कि यह क्या है। यह रहस्यमय सामान अदृश्य है, या कम से कम लगभग इतना ही है। एक बेहतर नाम की कमी के लिए, हम इसे "डार्क मैटर" कहते हैं, लेकिन किसी चीज़ का नामकरण उसे समझने से बहुत अलग है।

खगोलविदों ने काले पदार्थ को अप्रत्यक्ष रूप से, अन्य वस्तुओं पर इसके गुरुत्वाकर्षण पुल के माध्यम से मैप किया। नासा, ईएसए और डी। कोए (नासा जेपीएल / कैलटेक और एसटीएससीआई) के माध्यम से छवि।

लगभग जब तक हम जानते हैं कि डार्क मैटर मौजूद है, भौतिकविदों और खगोलविदों ने यह जानने का प्रयास किया है कि वे किस चीज से बने हैं। उन्होंने परमाणुओं से टकराने वाले व्यक्तिगत डार्क मैटर कणों के कोमल प्रभावों को मापने के प्रयास में, गहरी भूमिगत खदानों में तैनात अति-संवेदनशील डिटेक्टरों का निर्माण किया है।

उन्होंने बाहरी दूरबीनों का निर्माण किया है - ऑप्टिकल प्रकाश के प्रति संवेदनशील नहीं बल्कि कम परिचित गामा किरणों, कॉस्मिक किरणों और न्यूट्रिनो के लिए - उच्च ऊर्जा विकिरण की खोज करने के लिए जिसे अंधेरे पदार्थ कणों के परस्पर क्रिया के माध्यम से उत्पन्न होने के लिए माना जाता है।

और हमने अविश्वसनीय मशीनों का उपयोग करके अंधेरे पदार्थ के संकेतों की खोज की है जो कणों के बीम को तेज करते हैं - आमतौर पर प्रोटॉन या इलेक्ट्रॉन - उच्चतम गति तक संभव है, और फिर उनकी ऊर्जा को पदार्थ में परिवर्तित करने के प्रयास में उन्हें एक दूसरे में तोड़ते हैं। यह विचार है कि ये टकराव नए और विदेशी पदार्थ पैदा कर सकते हैं, शायद उन कणों के प्रकार भी शामिल हैं जो हमारे ब्रह्मांड के काले पदार्थ को बनाते हैं।

जैसा कि हाल ही में एक दशक पहले, अधिकांश ब्रह्मांड विज्ञानी - जिनमें स्वयं भी शामिल थे - काफ़ी आश्वस्त थे कि हम जल्द ही काले पदार्थ की पहेली को हल करना शुरू कर देंगे। आखिरकार, क्षितिज पर एक महत्वाकांक्षी प्रायोगिक कार्यक्रम था, जिसे हमने अनुमान लगाया था कि हमें इस पदार्थ की प्रकृति की पहचान करने और इसके गुणों को मापने के लिए शुरू करना होगा। इस कार्यक्रम में दुनिया के सबसे शक्तिशाली कण त्वरक - बड़े हैड्रोन कोलाइडर - के साथ-साथ अन्य नए प्रयोगों और शक्तिशाली दूरबीनों की एक सरणी शामिल थी।

CERN में प्रयोग डार्क मैटर zero पर शून्य करने की कोशिश कर रहे हैं, लेकिन अभी तक कोई पासा नहीं है। CERN के माध्यम से छवि।

लेकिन चीजें उस तरह से नहीं खेलीं जिससे हमें उनसे उम्मीद थी। यद्यपि ये प्रयोग और अवलोकन किए गए हैं या हम उम्मीद से बेहतर कर सकते हैं, खोज नहीं हुई थी।

पिछले 15 वर्षों में, उदाहरण के लिए, डार्क मैटर के अलग-अलग कणों का पता लगाने के लिए किए गए प्रयोग एक लाख गुना अधिक संवेदनशील हो गए हैं, और अभी तक इन मायावी कणों के कोई संकेत नहीं दिखाई दिए हैं। और हालांकि बड़े हैड्रोन कोलाइडर ने सभी तकनीकी मानकों को खूबसूरती से निभाया है, हिग्स बोसोन के अपवाद के साथ, कोई नया कण या अन्य घटनाएं नहीं खोजी गई हैं।

Fermilab में, क्रायोजेनिक डार्क मैटर सर्च में सिलिकॉन और जर्मेनियम से बने डिस्क के टावरों का उपयोग करके डार्क मैटर के कणों की खोज की जाती है। रेइदर हैन / फ़र्मिलाब के माध्यम से छवि।

काले पदार्थ की जिद्दी माया ने कई वैज्ञानिकों को आश्चर्यचकित और भ्रमित कर दिया है। हमारे पास अब तक खोजे जाने वाले काले पदार्थ के कणों की अपेक्षा करने के लिए बहुत अच्छे कारण थे। और फिर भी शिकार जारी है, और रहस्य गहराता है।

कई मायनों में, हमारे पास केवल एक या दो दशक पहले किए गए खुले प्रश्न हैं। और कई बार, ऐसा लग सकता है कि जितना अधिक हम अपने ब्रह्मांड को मापते हैं, उतना ही कम हम इसे समझते हैं। 20 वीं शताब्दी के उत्तरार्ध के दौरान, सैद्धांतिक कण भौतिक विज्ञानी अक्सर कणों के प्रकार की भविष्यवाणी करने में बहुत सफल होते थे जिन्हें त्वरक के रूप में खोजा जाता था जो तेजी से शक्तिशाली बन गए। यह वास्तव में प्रभावशाली रन था।

लेकिन हमारा यह अनुमान समाप्त हो गया है कि हमारे पसंदीदा और सबसे अच्छी तरह से प्रेरित सिद्धांतों के साथ जुड़े लंबे-लंबे पूर्वानुमानित कणों ने प्रकट होने से इनकार कर दिया है। शायद इस तरह के कणों की खोज कोने के चारों ओर होती है, और हमारा आत्मविश्वास जल्द ही बहाल हो जाएगा। लेकिन अभी, ऐसी आशावाद के लिए बहुत कम समर्थन प्रतीत होता है।

जवाब में, भौतिकविदों के ड्रम अपने चाकबोर्ड पर वापस जा रहे हैं, उनकी मान्यताओं को संशोधित और संशोधित कर रहे हैं। उभरे हुए अहंकार और थोड़ी अधिक विनम्रता के साथ, हम अपनी दुनिया की समझ बनाने के लिए एक नया तरीका खोजने की पूरी कोशिश कर रहे हैं।

डैन हूपर, फर्मी राष्ट्रीय त्वरक प्रयोगशाला में सैद्धांतिक खगोल भौतिकी में एसोसिएट वैज्ञानिक और खगोल विज्ञान और खगोल भौतिकी, शिकागो विश्वविद्यालय के एसोसिएट प्रोफेसर

यह आलेख मूल रूप से वार्तालाप पर प्रकाशित हुआ था। मूल लेख पढ़ें।