रहस्यमय डार्क मैटर क्या है? रूसी भौतिकविदों का कहना है कि ब्रह्मांड का काला पदार्थ "वजन कम कर रहा है"।

मॉस्को, 12 दिसंबर - आरआईए नोवोस्ती।रूसी ब्रह्मांड विज्ञानियों ने फिजिकल रिव्यू जर्नल में प्रकाशित एक पेपर में कहा है कि ब्रह्मांड में डार्क मैटर की मात्रा लगभग 2-5% कम हो गई है, जो बिग बैंग और आज के दौरान कुछ महत्वपूर्ण ब्रह्मांड संबंधी मापदंडों के मूल्यों में विसंगतियों की व्याख्या कर सकता है। डी।

आइए कल्पना करें कि डार्क मैटर में सामान्य पदार्थ की तरह कई घटक होते हैं और एक घटक में अस्थिर कण होते हैं, जिनका जीवनकाल काफी लंबा होता है: हाइड्रोजन निर्माण के युग में, सैकड़ों हजारों साल बाद महा विस्फोट, वे अभी भी ब्रह्मांड में मौजूद हैं, लेकिन आज वे पहले ही गायब हो चुके हैं, न्यूट्रिनो या काल्पनिक सापेक्षतावादी कणों में विघटित हो रहे हैं। तब अतीत और आज में काले पदार्थ की मात्रा अलग-अलग होगी, ”मॉस्को फ़िस्टेक के दिमित्री गोर्बुनोव ने कहा, जिनके शब्द विश्वविद्यालय की प्रेस सेवा द्वारा उद्धृत किए गए हैं।

डार्क मैटर एक काल्पनिक पदार्थ है जो विशेष रूप से आकाशगंगाओं के साथ गुरुत्वाकर्षण संपर्क के माध्यम से प्रकट होता है, जिससे उनकी गति में विकृतियां आती हैं। डार्क मैटर के कण किसी भी प्रजाति के साथ परस्पर क्रिया नहीं करते हैं विद्युत चुम्बकीय विकिरण, और इसलिए प्रत्यक्ष अवलोकन के दौरान रिकॉर्ड नहीं किया जा सकता है। डार्क मैटर ब्रह्मांड के द्रव्यमान का लगभग 26% है, जबकि "साधारण" पदार्थ इसके द्रव्यमान का केवल 4.8% बनाता है - बाकी समान रूप से रहस्यमय डार्क एनर्जी है।

हबल ने वैज्ञानिकों को ब्रह्मांड के अप्रत्याशित रूप से तीव्र विस्तार का पता लगाने में मदद कीयह पता चला कि ब्रह्मांड अब बिग बैंग की "प्रतिध्वनि" की टिप्पणियों के आधार पर की गई गणना से भी अधिक तेजी से विस्तार कर रहा है। यह एक तीसरे रहस्यमय "अंधेरे" पदार्थ के अस्तित्व को इंगित करता है - अंधेरा विकिरण या सापेक्षता के सिद्धांत की अपूर्णता।

भू-आधारित दूरबीनों और प्लैंक जांच का उपयोग करके ब्रह्मांड के निकटतम और सबसे दूर के कोनों में काले पदार्थ के वितरण के अवलोकन से हाल ही में एक अजीब बात सामने आई - यह पता चला कि ब्रह्मांड की विस्तार दर, और कुछ गुण सुदूर अतीत और आज के बिग बैंग की "प्रतिध्वनि" स्पष्ट रूप से भिन्न है। उदाहरण के लिए, आज आकाशगंगाएँ ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि विकिरण के विश्लेषण के परिणामों की तुलना में कहीं अधिक तेजी से एक-दूसरे से दूर उड़ रही हैं।

गोर्बुनोव और उनके सहयोगियों ने पाया संभावित कारणयह।

एक साल पहले, लेख के लेखकों में से एक, संस्थान के शिक्षाविद् इगोर तकाचेव परमाणु भौतिकीमॉस्को में आरएएस ने तथाकथित क्षयकारी डार्क मैटर (डीडीएम) का सिद्धांत तैयार किया, जिसमें, "ठंडे डार्क मैटर" (सीडीएम) के आम तौर पर स्वीकृत सिद्धांत के विपरीत, इसके कुछ या सभी कण अस्थिर होते हैं। इन कणों का, जैसा कि तकाचेव और उनके सहयोगियों ने सुझाव दिया था, युवा और आधुनिक ब्रह्मांड के बीच विचलन को जन्म देने के लिए, बहुत ही कम, लेकिन ध्यान देने योग्य मात्रा में क्षय होना चाहिए।

उसके में नयी नौकरीतकाचेव, गोर्बुनोव और उनके सहयोगी एंटोन चुडेकिन ने प्लैंक और अन्य वेधशालाओं द्वारा एकत्र किए गए डेटा का उपयोग करके यह गणना करने की कोशिश की कि कितना डार्क मैटर क्षय हुआ होगा, जिन्होंने ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि विकिरण और ब्रह्मांड की पहली आकाशगंगाओं का अध्ययन किया था।

जैसा कि उनकी गणना से पता चला है, डार्क मैटर का क्षय वास्तव में समझा सकता है कि प्लैंक का उपयोग करके इस पदार्थ के अवलोकन के परिणाम हमारे निकटतम आकाशगंगा समूहों के अवलोकन के अनुरूप क्यों नहीं हैं।

दिलचस्प बात यह है कि इसके लिए अपेक्षाकृत क्षय की आवश्यकता होती है छोटी मात्राडार्क मैटर - इसका 2.5 से 5% तक कुल द्रव्यमान, जिसकी मात्रा लगभग इस बात पर निर्भर नहीं करती कि ब्रह्माण्ड में कौन से मूलभूत गुण होने चाहिए। अब, जैसा कि वैज्ञानिक बताते हैं, यह सारा पदार्थ सड़ चुका है, और बाकी डार्क मैटर, प्रकृति में स्थिर, सीडीएम सिद्धांत के अनुसार व्यवहार करता है। दूसरी ओर, यह भी संभव है कि इसका क्षय होता रहे।

“इसका मतलब यह है कि आज के ब्रह्मांड में ब्रह्मांड के जन्म के बाद हाइड्रोजन और हीलियम के पहले अणुओं के निर्माण के युग की तुलना में 5% कम डार्क मैटर है। अब हम यह नहीं कह सकते कि यह अस्थिर हिस्सा कितनी तेजी से क्षय हुआ यह संभव है कि डार्क मैटर का क्षय जारी है और अब भी, हालांकि यह एक अलग, बहुत अधिक जटिल मॉडल है,'' तकाचेव ने निष्कर्ष निकाला।

गहरे द्रव्य- यह "कलम की नोक पर" की गई मानवता की खोजों में से एक है। इसे कभी किसी ने महसूस नहीं किया, यह विकिरण नहीं करता विद्युत चुम्बकीय तरंगेंऔर उनसे बातचीत नहीं करता. आधी सदी से भी अधिक समय से, डार्क मैटर के अस्तित्व का कोई प्रायोगिक प्रमाण नहीं मिला है; केवल प्रायोगिक गणनाएँ प्रदान की गई हैं जो कथित तौर पर इसके अस्तित्व की पुष्टि करती हैं। लेकिन पर इस समय- यह सिर्फ खगोल वैज्ञानिकों की एक परिकल्पना है। हालाँकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यह सबसे दिलचस्प और बहुत ही उचित वैज्ञानिक परिकल्पनाओं में से एक है।

यह सब पिछली शताब्दी की शुरुआत में शुरू हुआ: खगोलविदों ने दुनिया की जो तस्वीर देखी, वह देखी गई गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत में फिट नहीं बैठता.सैद्धांतिक रूप से, परिकलित द्रव्यमान वाली आकाशगंगाएँ अपनी अपेक्षा से अधिक तेजी से घूमती हैं।

इसका मतलब यह है कि उनका (आकाशगंगाओं का) द्रव्यमान प्रेक्षणों की गणना से कहीं अधिक है। लेकिन चूंकि वे अभी भी घूमते हैं, तो या तो गुरुत्वाकर्षण का सिद्धांत सही नहीं है, या यह सिद्धांत आकाशगंगाओं जैसी वस्तुओं पर "काम" नहीं करता है। या ब्रह्माण्ड में इतना अधिक पदार्थ है जितना आधुनिक उपकरण पता नहीं लगा सकते। यह सिद्धांत वैज्ञानिकों के बीच अधिक लोकप्रिय हुआ और इस अमूर्त काल्पनिक पदार्थ को डार्क मैटर कहा गया।
गणना से पता चलता है कि आकाशगंगाओं में डार्क मैटर सामान्य से लगभग 10 गुना अधिक है और अलग-अलग पदार्थ गुरुत्वाकर्षण स्तर पर ही एक-दूसरे से संपर्क करते हैं, यानी डार्क मैटर विशेष रूप से द्रव्यमान के रूप में ही प्रकट होता है।
कुछ वैज्ञानिकों का सुझाव है कि कुछ गहरे द्रव्य- यह एक सामान्य पदार्थ है, लेकिन यह विद्युत चुम्बकीय विकिरण उत्सर्जित नहीं करता है। ऐसी वस्तुओं में गहरे गांगेय प्रभामंडल शामिल हैं, न्यूट्रॉन तारेऔर भूरे बौने, साथ ही अन्य अभी भी काल्पनिक अंतरिक्ष वस्तुएं।

यदि आप वैज्ञानिकों के निष्कर्षों पर विश्वास करते हैं, तो साधारण पदार्थ (मुख्य रूप से आकाशगंगाओं में निहित) एकत्र किया जाता है
काले पदार्थ की सघनतम सांद्रता वाले क्षेत्रों के आसपास। परिणामी स्थान पर
मानचित्र पर, डार्क मैटर समय के साथ विशाल तंतुओं का एक असमान नेटवर्क है
आकाशगंगा समूहों के स्थानों में वृद्धि और कमी हो रही है।

डार्क मैटर को कई वर्गों में विभाजित किया गया है: गर्म, गर्म और ठंडा (यह उन कणों की गति पर निर्भर करता है जिनसे यह बना है)। इस प्रकार गर्म, गर्म और ठंडे काले पदार्थ को अलग किया जाता है। यह ठंडा अंधेरा पदार्थ है जो खगोलविदों के लिए सबसे बड़ी रुचि है, क्योंकि यह स्थिर वस्तुओं का निर्माण कर सकता है, उदाहरण के लिए, संपूर्ण अंधेरे आकाशगंगाएँ।
डार्क मैटर सिद्धांत भी बिग बैंग सिद्धांत में फिट बैठता है। इसलिए वैज्ञानिक मानते हैं कि विस्फोट के 300 हजार साल बाद सबसे पहले डार्क मैटर के कण भारी मात्रा में एकत्रित होने लगे और उसके बाद गुरुत्वाकर्षण बल से उन पर साधारण पदार्थ के कण एकत्र हुए और आकाशगंगाओं का निर्माण हुआ।
इन आश्चर्यजनक निष्कर्षों का मतलब है कि साधारण पदार्थ का द्रव्यमान ब्रह्मांड के कुल द्रव्यमान का केवल कुछ प्रतिशत है!!!

अर्थात्, हमें दिखाई देने वाली दुनिया वास्तव में ब्रह्मांड में जो कुछ है उसका एक छोटा सा हिस्सा है। और हम कल्पना भी नहीं कर सकते कि यह विशाल "कुछ" क्या है।

यह ज्ञात है कि डार्क मैटर "चमकदार" (बैरियोनिक) पदार्थ के साथ कम से कम गुरुत्वाकर्षण तरीके से संपर्क करता है, और बैरियन के घनत्व से कई गुना अधिक औसत ब्रह्माण्ड संबंधी घनत्व वाले माध्यम का प्रतिनिधित्व करता है। बाद वाले काले पदार्थ की सांद्रता के गुरुत्वाकर्षण छिद्रों में कैद हो जाते हैं। इसलिए, यद्यपि डार्क मैटर के कण प्रकाश के साथ परस्पर क्रिया नहीं करते हैं, प्रकाश वहीं से उत्सर्जित होता है जहां डार्क मैटर होता है। गुरुत्वाकर्षण अस्थिरता की इस उल्लेखनीय संपत्ति ने रेडियो से एक्स-रे तक अवलोकन डेटा का उपयोग करके काले पदार्थ की मात्रा, स्थिति और वितरण का अध्ययन करना संभव बना दिया है।

1990 के दशक में अत्यधिक विस्तृत चित्र प्राप्त होने के बाद आकाशगंगा समूहों में डार्क मैटर के वितरण का प्रत्यक्ष अध्ययन संभव हो गया। इस मामले में, क्लस्टर पर प्रक्षेपित अधिक दूर की आकाशगंगाओं की छवियां गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग के प्रभाव के कारण विकृत या विभाजित हो जाती हैं। इन विकृतियों की प्रकृति के आधार पर, क्लस्टर में आकाशगंगाओं के अवलोकन की परवाह किए बिना, क्लस्टर के भीतर द्रव्यमान के वितरण और परिमाण का पुनर्निर्माण करना संभव हो जाता है। इस प्रकार, आकाशगंगा समूहों में छिपे हुए द्रव्यमान और काले पदार्थ की उपस्थिति की पुष्टि प्रत्यक्ष विधि द्वारा की जाती है।

2012 में सूर्य से 13,000 प्रकाश वर्ष की दूरी पर स्थित 400 से अधिक तारों की गति पर प्रकाशित एक अध्ययन में सूर्य के चारों ओर अंतरिक्ष की बड़ी मात्रा में काले पदार्थ का कोई सबूत नहीं मिला। सैद्धांतिक भविष्यवाणियों के अनुसार, सूर्य के आसपास काले पदार्थ की औसत मात्रा लगभग 0.5 किलोग्राम होनी चाहिए थी ग्लोब. हालाँकि, माप ने इस आयतन में 0.00±0.06 किलोग्राम डार्क मैटर का मान दिया। इसका मतलब यह है कि पृथ्वी पर डार्क मैटर का पता लगाने के प्रयास, उदाहरण के लिए "साधारण" मैटर के साथ डार्क मैटर कणों की दुर्लभ अंतःक्रिया के माध्यम से, सफल होने की संभावना नहीं है।

डार्क मैटर उम्मीदवार

बैरियोनिक डार्क मैटर

सबसे स्वाभाविक धारणा यह प्रतीत होती है कि डार्क मैटर में साधारण, बैरोनिक पदार्थ होता है, जो किसी कारण से विद्युत चुम्बकीय रूप से कमजोर रूप से संपर्क करता है और इसलिए, उदाहरण के लिए, उत्सर्जन और अवशोषण रेखाओं का अध्ययन करते समय पता नहीं चल पाता है। डार्क मैटर की संरचना में पहले से ही खोजी गई कई ब्रह्मांडीय वस्तुएं शामिल हो सकती हैं, जैसे: डार्क गैलेक्टिक हेलो, भूरे बौने और बड़े ग्रह, विकास के अंतिम चरण में कॉम्पैक्ट वस्तुएं: सफेद बौने, न्यूट्रॉन तारे, ब्लैक होल। इसके अलावा, क्वार्क स्टार, क्यू स्टार और प्रीऑन स्टार जैसी काल्पनिक वस्तुएं भी बैरोनिक डार्क मैटर का हिस्सा हो सकती हैं।

इस दृष्टिकोण की समस्याएँ बिग बैंग ब्रह्माण्ड विज्ञान में प्रकट होती हैं: यदि सभी डार्क मैटर को बेरियन द्वारा दर्शाया जाता है, तो सबसे पुराने खगोलीय पिंडों में देखे गए प्राथमिक न्यूक्लियोसिंथेसिस के बाद प्रकाश तत्वों की सांद्रता का अनुपात अलग होना चाहिए, जो देखा गया है उससे बिल्कुल अलग होना चाहिए। . इसके अलावा, हमारी आकाशगंगा में तारों के प्रकाश के गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग की खोज के प्रयोगों से पता चलता है कि हमारी आकाशगंगा के प्रभामंडल के द्रव्यमान और छोटी वस्तुओं की व्याख्या करने के लिए ग्रहों या ब्लैक होल जैसी बड़ी गुरुत्वाकर्षण वस्तुओं की पर्याप्त सांद्रता नहीं देखी गई है। पर्याप्त सांद्रता को तारे के प्रकाश को बहुत अधिक अवशोषित करना चाहिए।

नॉनबायोनिक डार्क मैटर

सैद्धांतिक मॉडल प्रदान करते हैं बड़ा चयनगैरबायोनिक अदृश्य पदार्थ की भूमिका के लिए संभावित उम्मीदवार। आइए उनमें से कुछ को सूचीबद्ध करें।

हल्के न्यूट्रिनो

अन्य उम्मीदवारों के विपरीत, न्यूट्रिनो का स्पष्ट लाभ है: वे अस्तित्व में हैं। चूँकि ब्रह्मांड में न्यूट्रिनो की संख्या फोटॉन की संख्या के बराबर है, तो, एक छोटा द्रव्यमान होने पर भी, न्यूट्रिनो ब्रह्मांड की गतिशीलता को अच्छी तरह से निर्धारित कर सकते हैं। प्राप्त करने के लिए, जहां तथाकथित महत्वपूर्ण घनत्व है, ईवी के क्रम के न्यूट्रिनो द्रव्यमान की आवश्यकता होती है, जहां प्रकाश न्यूट्रिनो के प्रकारों की संख्या को दर्शाता है। अब तक किए गए प्रयोग ईवी के क्रम पर न्यूट्रिनो द्रव्यमान का अनुमान प्रदान करते हैं। इस प्रकार, हल्के न्यूट्रिनो को व्यावहारिक रूप से काले पदार्थ के प्रमुख अंश के लिए एक उम्मीदवार के रूप में बाहर रखा गया है।

भारी न्यूट्रिनो

जेड-बोसोन क्षय चौड़ाई पर डेटा से यह पता चलता है कि कमजोर रूप से संपर्क करने वाले कणों (न्यूट्रिनो सहित) की पीढ़ियों की संख्या 3 के बराबर है। इस प्रकार, भारी न्यूट्रिनो (कम से कम 45 GeV से कम द्रव्यमान वाले) आवश्यक रूप से हैं- बुलाया। "बाँझ", यानी, कण जो कमजोर रूप से बातचीत नहीं करते हैं। सैद्धांतिक मॉडल मूल्यों की एक बहुत विस्तृत श्रृंखला (उस न्यूट्रिनो की प्रकृति के आधार पर) पर द्रव्यमान की भविष्यवाणी करते हैं। लगभग ईवी की द्रव्यमान सीमा के लिए घटना विज्ञान से, बाँझ न्यूट्रिनो अच्छी तरह से काले पदार्थ का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बन सकते हैं।

सुपरसिमेट्रिक कण

सुपरसिमेट्रिक (SUSY) सिद्धांतों में, कम से कम एक स्थिर कण है जो डार्क मैटर के लिए एक नया उम्मीदवार है। यह माना जाता है कि यह कण (एलएसपी) विद्युत चुम्बकीय और मजबूत इंटरैक्शन में भाग नहीं लेता है। एलएसपी कण फोटोनो, ग्रेविटिनो, हिग्सिनो (क्रमशः फोटॉन, ग्रेविटॉन और हिग्स बोसोन के सुपरपार्टनर), साथ ही स्नेट्रिनो, वाइन और ज़िनो भी हो सकते हैं। अधिकांश सिद्धांतों में, एक एलएसपी कण 10 GeV के क्रम के द्रव्यमान के साथ उपरोक्त SUSY कणों का एक संयोजन है।

ब्रह्माण्ड

सौर न्यूट्रिनो की समस्या को हल करने के लिए ब्रह्मांड को भौतिकी में पेश किया गया था, जिसमें सूर्य के मानक मॉडल द्वारा अनुमानित मूल्य से पृथ्वी पर पाए गए न्यूट्रिनो के प्रवाह में महत्वपूर्ण अंतर शामिल है। हालाँकि, इस समस्या को न्यूट्रिनो दोलनों के सिद्धांत और मिखेव-स्मिरनोव-वोल्फेंस्टीन प्रभाव के ढांचे के भीतर हल किया गया है, इसलिए ब्रह्मांड को स्पष्ट रूप से डार्क मैटर की भूमिका के लिए उम्मीदवारों से बाहर रखा गया है।

स्पेस-टाइम के टोपोलॉजिकल दोष

आधुनिक ब्रह्माण्ड संबंधी अवधारणाओं के अनुसार, निर्वात ऊर्जा एक निश्चित स्थानीय सजातीय और आइसोट्रोपिक अदिश क्षेत्र द्वारा निर्धारित होती है। ब्रह्मांड के विस्तार के दौरान निर्वात के तथाकथित चरण संक्रमणों का वर्णन करने के लिए यह क्षेत्र आवश्यक है, जिसके दौरान समरूपता का लगातार उल्लंघन हुआ, जिससे मौलिक इंटरैक्शन अलग हो गए। एक चरण संक्रमण एक निर्वात क्षेत्र की ऊर्जा में उसकी जमीनी स्थिति (किसी दिए गए तापमान पर न्यूनतम ऊर्जा वाली स्थिति) की ओर बढ़ने वाली छलांग है। अंतरिक्ष के विभिन्न क्षेत्र स्वतंत्र रूप से इस तरह के संक्रमण का अनुभव कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप स्केलर क्षेत्र के एक निश्चित "संरेखण" वाले क्षेत्रों का निर्माण हो सकता है, जो विस्तार करते हुए एक-दूसरे के संपर्क में आ सकते हैं। विभिन्न अभिविन्यास वाले क्षेत्रों के मिलन बिंदुओं पर, विभिन्न विन्यासों के स्थिर टोपोलॉजिकल दोष बन सकते हैं: बिंदु-जैसे कण (विशेष रूप से, चुंबकीय मोनोपोल), रैखिक विस्तारित वस्तुएं (ब्रह्मांडीय तार), दो-आयामी झिल्ली (डोमेन दीवारें), तीन- आयामी दोष (बनावट)। इन सभी वस्तुओं में, एक नियम के रूप में, विशाल द्रव्यमान होता है और ये डार्क मैटर में प्रमुख योगदान दे सकते हैं। फिलहाल (2012) ब्रह्मांड में ऐसी वस्तुओं की खोज नहीं की गई है।

डार्क मैटर का वर्गीकरण

कणों की गति के आधार पर जो संभवतः डार्क मैटर बनाते हैं, इसे कई वर्गों में विभाजित किया जा सकता है।

गरम काला पदार्थ

प्रकाश की गति के करीब चलने वाले कणों से बना है - शायद न्यूट्रिनो। इन कणों का द्रव्यमान बहुत छोटा है, लेकिन फिर भी शून्य नहीं है, और ब्रह्मांड में न्यूट्रिनो की बड़ी संख्या (प्रति 1 सेमी³ 300 कण) को देखते हुए, यह एक विशाल द्रव्यमान देता है। कुछ मॉडलों में, न्यूट्रिनो में 10% डार्क मैटर होता है।

अपनी अत्यधिक गति के कारण, यह पदार्थ स्थिर संरचना नहीं बना सकता है, लेकिन यह सामान्य पदार्थ और अन्य प्रकार के डार्क मैटर को प्रभावित कर सकता है।

गर्म काला पदार्थ

आपेक्षिक गति से, लेकिन गर्म डार्क मैटर से कम गति से चलने वाले पदार्थ को "गर्म" कहा जाता है। इसके कणों की गति 0.1c से 0.95c तक हो सकती है। कुछ डेटा, विशेष रूप से तापमान में उतार-चढ़ावपृष्ठभूमि माइक्रोवेव विकिरण यह विश्वास करने का कारण देता है कि पदार्थ का ऐसा कोई रूप मौजूद हो सकता है।

गर्म डार्क मैटर के घटकों की भूमिका के लिए अभी तक कोई उम्मीदवार नहीं हैं, लेकिन यह संभव है कि बाँझ न्यूट्रिनो, जो न्यूट्रिनो के सामान्य तीन स्वादों की तुलना में धीमी गति से चलना चाहिए, उनमें से एक हो सकता है।

ठंडा काला पदार्थ

शास्त्रीय गति से चलने वाले डार्क मैटर को "ठंडा" कहा जाता है। इस प्रकार का पदार्थ सबसे अधिक रुचिकर है, क्योंकि गर्म और गर्म डार्क मैटर के विपरीत, ठंडा पदार्थ स्थिर संरचनाएं और यहां तक ​​कि संपूर्ण डार्क आकाशगंगाएं भी बना सकता है।

जबकि कण भूमिका के लिए उपयुक्त हैं अवयवठंडे काले पदार्थ का पता नहीं चला है। ठंडे डार्क मैटर की भूमिका के लिए उम्मीदवार बड़े पैमाने पर कणों - WIMPs, जैसे अक्षतंतु और प्रकाश बोसोन के सुपरसिमेट्रिक फ़र्मियन साझेदार - फोटिनो, ग्रेविटिनो और अन्य के साथ कमजोर रूप से संपर्क कर रहे हैं।

मिश्रित काला पदार्थ

लोकप्रिय संस्कृति में

• मास इफ़ेक्ट श्रृंखला में, तथाकथित "एलिमेंट ज़ीरो" के रूप में डार्क मैटर और डार्क एनर्जी सुपरल्यूमिनल गति से गति के लिए आवश्यक हैं। कुछ लोग, बायोटिक्स, डार्क एनर्जी का उपयोग करके, बड़े पैमाने पर प्रभाव वाले क्षेत्रों को नियंत्रित कर सकते हैं।
• एनिमेटेड श्रृंखला फ़्यूचरामा में, डार्क मैटर का उपयोग ईंधन के रूप में किया जाता है अंतरिक्ष यानइंटरप्लेनेटरी एक्सप्रेस कंपनी। पदार्थ का जन्म विदेशी जाति "जुबास्टिलोन्स" के मल के रूप में होता है और यह घनत्व में अत्यंत सघन होता है।

यह भी देखें

टिप्पणियाँ

साहित्य

• आधुनिक ब्रह्मांड विज्ञान वेबसाइट, जिसमें डार्क मैटर पर सामग्री का चयन भी शामिल है।
• जी.डब्ल्यू.क्लैपडोर-क्लिन्ग्रोथॉस, ए.स्टौड्टगैर त्वरक भौतिकी प्राथमिक कण. एम.: नौका, फ़िज़मैटलिट, 1997।

लिंक

• एस. एम. बिलेंकी, न्यूट्रिनो द्रव्यमान, मिश्रण और दोलन, यूएफएन 173 1171-1186 (2003)
• वी. एन. लुकाश, ई. वी. मिखीवा, डार्क मैटर: प्रारंभिक स्थितियों से लेकर ब्रह्मांड की संरचना के निर्माण तक, यूएफएन 177 1023-1028 (2007)
• डि कज़कोव "डार्क मैटर", पोस्टसाइंस प्रोजेक्ट में व्याख्यान की एक श्रृंखला से (वीडियो)
• अनातोली चेरेपाशचुक। "ब्रह्मांड में पदार्थ के नए रूप, भाग 1" - डार्क मास और डार्क एनर्जी, व्याख्यान श्रृंखला "एकेडेमिया" से (वीडियो)

विकिमीडिया फाउंडेशन.

2010.

देखें अन्य शब्दकोशों में "डार्क मैटर" क्या है:गहरे द्रव्य

- (टीएम) हमारे ब्रह्मांड का असामान्य पदार्थ, जिसमें शामिल नहीं है (देखें), यानी प्रोटॉन, न्यूट्रॉन, मेसॉन इत्यादि नहीं, और सामान्य बैरोनिक प्रकृति (सितारे, आकाशगंगाओं, काले) की ब्रह्मांडीय वस्तुओं पर सबसे मजबूत गुरुत्वाकर्षण प्रभाव द्वारा खोजा गया ... …

डार्क मैटर द आउटर लिमिट्स: डार्क मैटर शैली विज्ञान कथा...विकिपीडिया

इस शब्द के अन्य अर्थ हैं, डार्क स्टार देखें। डार्क स्टार एक सैद्धांतिक रूप से पूर्वानुमानित प्रकार का तारा है जो ब्रह्मांड के निर्माण के आरंभ में, यहां तक ​​कि उससे भी पहले अस्तित्व में हो सकता था... ...विकिपीडिया- वस्तुनिष्ठ वास्तविकता जो मानव चेतना के बाहर और स्वतंत्र रूप से मौजूद है और इसके द्वारा परिलक्षित होती है (उदाहरण के लिए, जीवित और निर्जीव एम)। विश्व की एकता उसकी भौतिकता में है। भौतिकी में एम. सभी प्रकार के अस्तित्व (देखें), जो अलग-अलग हो सकते हैं... ... बिग पॉलिटेक्निक इनसाइक्लोपीडिया

आज तक यह रहस्य सुलझ नहीं पाया है कि डार्क मैटर कहां से आया। ऐसे सिद्धांत हैं जो सुझाव देते हैं कि इसमें कम तापमान वाली अंतरतारकीय गैस होती है। इस स्थिति में, पदार्थ कोई विकिरण उत्पन्न नहीं कर सकता। हालाँकि, इस विचार के विरुद्ध सिद्धांत हैं। वे कहते हैं कि गैस गर्म होने में सक्षम है, जिससे यह तथ्य सामने आता है कि वे सामान्य "बैरियोनिक" पदार्थ बन जाते हैं। यह सिद्धांत इस तथ्य से समर्थित है कि ठंडी अवस्था में गैस का द्रव्यमान उत्पन्न होने वाली कमी को समाप्त नहीं कर सकता है।

डार्क मैटर सिद्धांतों के बारे में इतने सारे प्रश्न हैं कि इस पर थोड़ा और ध्यान देना उचित है।

डार्क मैटर क्या है?

डार्क मैटर क्या है यह प्रश्न लगभग 80 वर्ष पहले उठा था। 20वीं सदी की शुरुआत में। उस समय, स्विस खगोलशास्त्री एफ. ज़्विकी इस विचार के साथ आए कि वास्तव में सभी आकाशगंगाओं का द्रव्यमान उन सभी वस्तुओं के द्रव्यमान से अधिक है जिन्हें दूरबीन में उनकी अपनी गैसों के साथ देखा जा सकता है। सभी असंख्य सुरागों ने संकेत दिया कि अंतरिक्ष में कुछ अज्ञात था जिसका द्रव्यमान प्रभावशाली था। इस अबूझ पदार्थ को "डार्क सब्सटेंस" नाम देने का निर्णय लिया गया।

यह अदृश्य पदार्थ पूरे ब्रह्मांड के कम से कम एक चौथाई हिस्से पर व्याप्त है। इस पदार्थ की ख़ासियत यह है कि इसके कण एक दूसरे के साथ और सामान्य अन्य पदार्थों के साथ खराब बातचीत करते हैं। यह अंतःक्रिया इतनी कमजोर है कि वैज्ञानिक इसका पता भी नहीं लगा सकते। वस्तुतः कणों के प्रभाव के चिह्न ही होते हैं।

इस मुद्दे का अध्ययन दुनिया भर के महानतम दिमागों द्वारा किया जा रहा है, इसलिए दुनिया के सबसे बड़े संशयवादी भी मानते हैं कि पदार्थ के कणों को पकड़ना संभव होगा। सबसे वांछनीय लक्ष्य इसे प्रयोगशाला सेटिंग में करना है। खदानों में बहुत गहराईकाम चल रहा है, अंतरिक्ष से किरणों के कणों के कारण होने वाले हस्तक्षेप को खत्म करने के लिए प्रयोगों के लिए ऐसी स्थितियाँ आवश्यक हैं।

सम्भावना तो बहुत है नई जानकारीआधुनिक त्वरक, विशेष रूप से लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर की सहायता से इसे प्राप्त करना संभव होगा।

डार्क मैटर के कणों में एक अजीब विशेषता होती है - पारस्परिक विनाश। ऐसी प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप, गामा विकिरण, एंटीपार्टिकल्स और कण (जैसे इलेक्ट्रॉन और पॉज़िट्रॉन) दिखाई देते हैं। इसलिए, खगोल वैज्ञानिक गामा विकिरण या एंटीपार्टिकल्स के निशान खोजने की कोशिश कर रहे हैं। इसके लिए विभिन्न जमीनी और अंतरिक्ष प्रतिष्ठानों का उपयोग किया जाता है।

डार्क मैटर के अस्तित्व का प्रमाण

ब्रह्मांड के द्रव्यमान की गणना की शुद्धता के बारे में पहला संदेह, जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, स्विट्जरलैंड के खगोलशास्त्री एफ. ज़्विकी द्वारा साझा किया गया था। शुरुआत करने के लिए, उन्होंने केंद्र के चारों ओर घूम रहे कोमा क्लस्टर से आकाशगंगाओं की गति को मापने का निर्णय लिया। और उनके काम के नतीजे ने उन्हें कुछ हद तक हैरान कर दिया, क्योंकि इन आकाशगंगाओं की गति की गति उनकी अपेक्षा से अधिक थी। इसके अलावा, उन्होंने इस मूल्य की पूर्व-गणना की। लेकिन नतीजे वैसे नहीं रहे.

निष्कर्ष स्पष्ट था: क्लस्टर का वास्तविक द्रव्यमान स्पष्ट द्रव्यमान से कहीं अधिक था। इसे इस तथ्य से समझाया जा सकता है कि ब्रह्मांड के इस हिस्से में मौजूद अधिकांश पदार्थ देखे नहीं जा सकते हैं, और उनका निरीक्षण करना भी असंभव है। यह पदार्थ द्रव्यमान के रूप में ही अपने गुण प्रदर्शित करता है।

कई गुरुत्वाकर्षण प्रयोगों ने आकाशगंगा समूहों में अदृश्य द्रव्यमान की उपस्थिति की पुष्टि की है। सापेक्षता के सिद्धांत में इस घटना की कुछ व्याख्या है। यदि आप इसका अनुसरण करते हैं, तो प्रत्येक द्रव्यमान अंतरिक्ष को विकृत करने में सक्षम है, इसके अलावा, एक लेंस की तरह, यह प्रकाश किरणों के सीधे प्रवाह को मोड़ता है। आकाशगंगा समूह विकृति का कारण बनता है, इसका प्रभाव इतना प्रबल होता है कि यह ध्यान देने योग्य हो जाता है। आकाशगंगा का दृश्य जो सीधे क्लस्टर के पीछे स्थित है, सबसे अधिक विकृत है। इस विरूपण का उपयोग यह गणना करने के लिए किया जाता है कि इस क्लस्टर में पदार्थ कैसे वितरित किया जाता है। इस प्रकार वास्तविक द्रव्यमान मापा जाता है। यह सदैव दृश्यमान पदार्थ के द्रव्यमान से कई गुना बड़ा होता है।

इस क्षेत्र में अग्रणी एफ. ज़्विकी के काम के चार दशक बाद, अमेरिकी खगोलशास्त्री वी. रुबिन ने इस मुद्दे को उठाया। उन्होंने उस गति का अध्ययन किया जिस गति से आकाशगंगाओं के किनारों पर स्थित पदार्थ आकाशगंगा के केंद्र के चारों ओर घूमता है। यदि हम गुरुत्वाकर्षण के नियमों के संबंध में केप्लर के नियमों का पालन करें, तो आकाशगंगाओं के घूमने की गति और केंद्र की दूरी के बीच एक निश्चित संबंध है।

लेकिन वास्तव में, माप से पता चला कि केंद्र की दूरी बढ़ने के साथ घूर्णन गति में कोई बदलाव नहीं आया। इस तरह के डेटा को केवल एक ही तरीके से समझाया जा सकता है - आकाशगंगा के पदार्थ का केंद्र और किनारों दोनों पर समान घनत्व है। लेकिन दृश्यमान पदार्थ का केंद्र में बहुत अधिक घनत्व था और किनारों पर विरलता की विशेषता थी, और घनत्व की कमी को केवल कुछ ऐसे पदार्थ की उपस्थिति से समझाया जा सकता था जो आंखों को दिखाई नहीं देता था।

इस घटना को समझाने के लिए यह आवश्यक है कि आकाशगंगाओं में यह अदृश्य पदार्थ जितना हम देख सकते हैं उससे लगभग 10 गुना अधिक है। इस अज्ञात पदार्थ को "डार्क मैटर" या "डार्क मैटर" कहा जाता है। आज तक, यह घटना खगोल भौतिकीविदों के लिए सबसे दिलचस्प रहस्य बनी हुई है।

डार्क मैटर के अस्तित्व के प्रमाण के पक्ष में एक और तर्क है। यह उन गणनाओं से प्राप्त होता है जो आकाशगंगाओं के निर्माण की प्रक्रिया का वर्णन करती हैं। ऐसा माना जाता है कि यह बिग बैंग होने के लगभग 300,000 साल बाद शुरू हुआ। गणना के परिणाम कहते हैं कि विस्फोट के दौरान दिखाई देने वाले पदार्थ के टुकड़ों के बीच आकर्षण की भरपाई नहीं की जा सकती गतिज ऊर्जाबिखरने से. यानी आकाशगंगाओं में पदार्थ केंद्रित नहीं हो सका, लेकिन आज हम इसे देख सकते हैं।

यह अकथनीय तथ्यआकाशगंगा विरोधाभास कहा जाता है, इसे एक तर्क के रूप में उद्धृत किया गया था जो बिग बैंग सिद्धांत को नष्ट कर देता है। लेकिन आप इसे दूसरी तरफ से भी देख सकते हैं. आख़िरकार, सबसे सामान्य पदार्थ के कणों को काले पदार्थ के कणों के साथ मिलाया जा सकता है। तब गणना सही हो जाती है, और कैसे आकाशगंगाओं का निर्माण हुआ जिनमें बहुत सारा काला पदार्थ जमा हो गया था, और सामान्य पदार्थ के कण गुरुत्वाकर्षण के कारण पहले ही उनमें शामिल हो चुके थे। आख़िरकार, साधारण पदार्थ ब्रह्मांड के कुल द्रव्यमान का एक छोटा सा अंश बनाता है।

दृश्यमान पदार्थ का घनत्व तुलनात्मक रूप से कम होता है काला पदार्थ, क्योंकि यह 20 गुना सघन है। इसलिए, ब्रह्मांड के द्रव्यमान का 95% जो वैज्ञानिकों की गणना के अनुसार गायब है, डार्क मैटर है।

हालाँकि, इससे यह निष्कर्ष निकला कि सभी दृश्य जगत, जिसका दूर-दूर तक अध्ययन किया गया है, इतना परिचित और समझने योग्य, जो वास्तव में बनता है उसमें केवल एक छोटा सा जोड़ है।

सभी आकाशगंगाएँ, ग्रह और तारे किसी चीज़ का एक छोटा सा टुकड़ा हैं जिनके बारे में हमें कोई जानकारी नहीं है। ये तो उजागर हो गया है, लेकिन असलियत हमसे छुपी हुई है.

भौतिकी में एक सैद्धांतिक निर्माण जिसे मानक मॉडल कहा जाता है, सभी की अंतःक्रियाओं का वर्णन करता है विज्ञान के लिए जाना जाता हैप्राथमिक कण. लेकिन यह ब्रह्मांड में विद्यमान पदार्थ का केवल 5% है, शेष 95% बिल्कुल है अज्ञात प्रकृति. यह काल्पनिक डार्क मैटर क्या है और वैज्ञानिक इसका पता कैसे लगाने की कोशिश कर रहे हैं? एमआईपीटी के छात्र और भौतिकी और खगोल भौतिकी विभाग के कर्मचारी हायक हाकोबयान एक विशेष परियोजना के हिस्से के रूप में इस बारे में बात करते हैं।

प्राथमिक कणों का मानक मॉडल, जिसकी अंततः हिग्स बोसोन की खोज के बाद पुष्टि की गई, उन सामान्य कणों की मूलभूत अंतःक्रियाओं (इलेक्ट्रोकमजोर और मजबूत) का वर्णन करता है जिन्हें हम जानते हैं: लेप्टान, क्वार्क और बल वाहक (बोसोन और ग्लूऑन)। हालाँकि, यह पता चला है कि यह संपूर्ण विशाल जटिल सिद्धांत सभी पदार्थों के केवल 5-6% का ही वर्णन करता है, जबकि बाकी इस मॉडल में फिट नहीं बैठता है। हमारे ब्रह्मांड के शुरुआती क्षणों के अवलोकन से हमें पता चलता है कि हमारे चारों ओर मौजूद लगभग 95% पदार्थ पूरी तरह से अज्ञात प्रकृति का है। दूसरे शब्दों में, हम अप्रत्यक्ष रूप से इस छिपे हुए पदार्थ की उपस्थिति को उसके गुरुत्वाकर्षण प्रभाव के कारण देखते हैं, लेकिन हम अभी तक इसे सीधे तौर पर पकड़ने में सक्षम नहीं हो पाए हैं। इस छिपी हुई सामूहिक घटना को "डार्क मैटर" नाम दिया गया है।

आधुनिक विज्ञान, विशेषकर ब्रह्माण्ड विज्ञान, शर्लक होम्स की निगमनात्मक पद्धति के अनुसार कार्य करता है

अब WISP समूह का मुख्य उम्मीदवार अक्षतंतु है, जो मजबूत अंतःक्रिया के सिद्धांत में उत्पन्न होता है और इसका द्रव्यमान बहुत छोटा होता है। ऐसा कण उच्च चुंबकीय क्षेत्र में फोटॉन-फोटॉन जोड़ी में बदलने में सक्षम है, जो संकेत देता है कि कोई इसका पता लगाने का प्रयास कैसे कर सकता है। एडीएमएक्स प्रयोग बड़े कक्षों का उपयोग करता है जो 80,000 गॉस का चुंबकीय क्षेत्र बनाते हैं (जो कि 100,000 गुना अधिक है) चुंबकीय क्षेत्रधरती)। सिद्धांत रूप में, ऐसे क्षेत्र को एक एक्सियन के क्षय को फोटॉन-फोटॉन जोड़ी में उत्तेजित करना चाहिए, जिसे डिटेक्टरों को पकड़ना चाहिए। कई प्रयासों के बावजूद, अभी तक WIMPs, axions या बाँझ न्यूट्रिनो का पता लगाना संभव नहीं हो सका है।

इस प्रकार, हमने छिपे हुए द्रव्यमान की अजीब उपस्थिति को समझाने की कोशिश में बड़ी संख्या में विभिन्न परिकल्पनाओं के माध्यम से यात्रा की है, और, अवलोकनों की मदद से सभी असंभवताओं को खारिज कर दिया है, हम कई संभावित परिकल्पनाओं पर पहुंचे हैं जिनके साथ हम पहले से ही काम कर सकते हैं।

विज्ञान में एक नकारात्मक परिणाम भी एक परिणाम है, क्योंकि यह कणों के विभिन्न मापदंडों पर प्रतिबंध देता है, उदाहरण के लिए, यह संभावित द्रव्यमान की सीमा को समाप्त कर देता है। साल-दर-साल, त्वरक में अधिक से अधिक नए अवलोकन और प्रयोग डार्क मैटर कणों के द्रव्यमान और अन्य मापदंडों पर नए, अधिक कठोर प्रतिबंध प्रदान करते हैं। इस प्रकार, सभी असंभव विकल्पों को हटाकर और खोजों के दायरे को कम करके, दिन-ब-दिन हम यह समझने के करीब पहुंच रहे हैं कि हमारे ब्रह्मांड में 95% पदार्थ किससे बने हैं।