ब्रह्माण्ड के ठंडे डार्क मैटर पर बेहतर प्रकाश डाल सकती हैं शिथिल धारणाएँ
Scientists have found a new approach to explore cold dark matter (CDM), a hypothetical dark matter that constitutes 25 percent of the current Universe. In the current universe, nearly 70 percent constitutes dark energy whereas 25 percent is dark matter – about both of which there is scanty knowledge, to date. Dark matter is an invisible and mysterious substance that makes up about 27% of the Universe’s total mass-energy composition. It does not emit, absorb, or reflect light, making it undetectable by conventional means. Its presence is inferred through its gravitational effects, such as bending light (gravitational lensing) and influencing the motion of galaxies. Scientists believe it consists of exotic particles like WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) or axions. Though elusive, dark matter plays a critical role in shaping the large-scale structure of the Universe and stabilizing galaxies. Its true nature remains one of the biggest unsolved mysteries in astrophysics.
By- Usha Rawat
वैज्ञानिकों ने कोल्ड डार्क मैटर (सीडीएम), एक काल्पनिक गहरा द्रव्य जो वर्तमान ब्रह्मांड का 25 प्रतिशत हिस्सा है, का पता लगाने के लिए एक नया दृष्टिकोण खोजा है,. ठंडा डार्क मैटर ब्रह्माण्ड के रहस्यों में से एक है, जो गैलेक्सियों और अन्य खगोलीय संरचनाओं को स्थिरता प्रदान करता है। यह धीमी गति वाले और कम ऊर्जावान कणों का बना होता है, जिनका पता हम सीधे नहीं लगा सकते, लेकिन उनके प्रभाव ब्रह्माण्ड में स्पष्ट रूप से देखे जा सकते हैं।
वर्तमान ब्रह्मांड में, लगभग 70 प्रतिशत डार्क एनर्जी और 25 प्रतिशत डार्क मैटर का हिस्सा है – इन दोनों के बारे में आज तक बहुत कम जानकारी है। डार्क मैटर की प्रकृति और शेष पदार्थ के साथ इसकी अंतःक्रिया एक रहस्य बनी हुई है। वैज्ञानिक, अब तक, ब्रह्मांड के एक छोटे से हिस्से का अध्ययन करने में सक्षम हैं जिसमें आकाशगंगाएँ, तारे, नक्षत्र और उल्काएँ सब कुछ शामिल है। ठंडे डार्क मैटर के घटक निर्धारित करना बहुत कठिन है। सीडीएम का अध्ययन करने के लिए उपयोग किए जाने वाले दो मॉडल अर्थात् कण भौतिकी मॉडल और ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल के बीच सहमति नहीं होने के कारण भ्रम बढ़ गया है।
ब्रह्मांडीय मॉडल ब्रह्मांड के बड़े पैमाने की संरचनाओं और गतिशीलता का विवरण देता है और इसकी उत्पत्ति, संरचना, विकास और अंतिम नियति संबंधी बुनियादी सवालों के अध्ययन की अनुमति देता है जबकि कण भौतिकी मॉडल ब्रह्मांड के सबसे बुनियादी संरचनाओं का वर्णन करता है । हाल के दशकों में मानक ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल की सफलता दर अच्छी रही है।
सीडीएम के होनहार उम्मीदवारों में से एक वीकली इंटरेक्टिंग मैसिव पार्टिकल्स (डब्ल्यूआईएमपी) है। ऐसे कण, कण भौतिकी के मानक मॉडल के विस्तार में स्वाभाविक रूप से उत्पन्न होते हैं और अंतःक्रिया शक्ति (डब्ल्यूआईएमपी चमत्कार) की सीमा के लिए सीडीएम के सही ऊर्जा घनत्व की भविष्यवाणी करते हैं। हालाँकि, गहन खोजों और प्रयोगशाला प्रयोगों (जैसे ज़ेनन आधारित प्रयोगों) की संवेदनशीलता में व्यापक सुधार के बावजूद, डब्ल्यूआईएमपी का अभी तक पता नहीं लगाया जा सका है। इसके अलावा, डब्ल्यूआईएमपी चमत्कार द्वारा सुझाए गए पैरामीटर स्पेस को अधिकतर खारिज कर दिया गया है।
विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग (डीएसटी) के एक स्वायत्त संस्थान, रमन रिसर्च इंस्टीट्यूट (आरआरआई) द्वारा हाल में प्रकाशित एक रिसर्च पेपर में कुछ पूर्व धारणाओं को शिथिल करके डब्ल्यूआईएमपी की प्रासंगिकता की पुष्टि की गई है और यह साबित हुआ है कि कण भौतिकी से डार्क मैटर का सिद्धांतिकरण संभव है।
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डार्क मैटर क्या है?
डार्क मैटर ब्रह्माण्ड में मौजूद एक रहस्यमय पदार्थ है जिसे न तो सीधे देखा जा सकता है और न ही यह प्रकाश, रेडिएशन या किसी अन्य प्रकार की ऊर्जा को उत्सर्जित करता है। यह सिर्फ अपने गुरुत्वाकर्षण प्रभावों से जाना जाता है। वैज्ञानिक मानते हैं कि यह ब्रह्माण्ड के लगभग 27% द्रव्यमान–ऊर्जा का हिस्सा है। अभी तक डार्क मैटर को सीधे तौर पर नहीं देखा गया है। इसे साबित करने के लिए कई प्रयोग चल रहे हैं, जैसे कि CERN के Large Hadron Collider (LHC) और अन्य डिटेक्शन प्रयोग।
- “ठंडा” क्यों कहते हैं?
ठंडे डार्क मैटर का मतलब यह नहीं है कि यह भौतिक रूप से ठंडा है। “ठंडा” शब्द यहां इसकी गति को दर्शाता है। ठंडा डार्क मैटर अत्यंत धीमी गति से चलने वाले कणों से बना होता है, जो ब्रह्माण्ड के बड़े ढांचे (जैसे गैलेक्सियों) को बनने में मदद करते हैं। - कणों के प्रकार:
वैज्ञानिक मानते हैं कि ठंडा डार्क मैटर Weakly Interacting Massive Particles (WIMPs) जैसे कणों से बना हो सकता है।
ये कण इलेक्ट्रॉनों या प्रोटॉनों से अलग होते हैं और सिर्फ गुरुत्वाकर्षण व कमजोर बलों से प्रतिक्रिया करते हैं। - ब्रह्माण्ड में भूमिका:
- ठंडा डार्क मैटर गैलेक्सियों और अन्य संरचनाओं के निर्माण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
- इसका गुरुत्वाकर्षण प्रभाव गैस और अन्य पदार्थों को खींचकर ब्रह्माण्ड के बड़े पैमाने के ढांचे का निर्माण करता है।
- यह बड़े पैमाने पर संरचनाओं को स्थिर रखता है और गैलेक्सियों को उनके द्रव्यमान के अनुरूप बनाए रखता है।
कैसे पता लगाया गया?
- गैलेक्सियों की गति: वैज्ञानिकों ने देखा कि गैलेक्सियों के बाहरी तारों की गति इतनी अधिक है कि वे केवल दिखाई देने वाले द्रव्यमान (स्टार्स और गैस) से बने गुरुत्वाकर्षण बल से संतुलित नहीं हो सकते।
- गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग: डार्क मैटर की मौजूदगी गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग में देखी जाती है, जहां यह प्रकाश को मोड़ने का काम करता है।
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रमन रिसर्च इंस्टीट्यूट (आरआरआई) के प्रोफेसर शिव सेठी और उनके सहयोगी, भारतीय विज्ञान शिक्षा और अनुसंधान संस्थान, मोहाली के पूर्व छात्र, अबीनीत पारीछा ने अपने विश्लेषण में एक अस्थिर डब्ल्यूआईएमपी पर विचार करके डब्ल्यूआईएमपी की प्रासंगिकता को साबित किया, जो कि पहले की कणों की स्थिरता की धारणाओं को शिथिल करता है। लेखकों ने दिखाया कि इससे उन्हें ठंडे गहरे द्रव्य के प्रकृति के मौजूदा अवलोकन और प्रयोगात्मक बाधाओं को दूर करने में मदद मिलती है। इसके अलावा, यह परिकल्पना ब्रह्माण्ड संबंधी डेटा से परीक्षण योग्य है। यह मॉडल डार्क मैटर प्रयोगों से भिन्न है और अनुसंधान यह स्पष्ट करता है कि एक विशाल, स्थिर डब्ल्यूआईएमपी की धारणा को बदलने की आवश्यकता है।
“हमने एक मॉडल पर विचार किया जिसमें डब्ल्यूआईएमपी का क्षय होता है और डब्ल्यूआईएमपी क्षय के उत्पादों में से एक उत्पाद बाद में ठंडे गहरे द्रव्य के रूप में कार्य करता है। सैद्धांतिक दृष्टिकोण से, यह परिदृश्य हमें मापदंडों के विस्तार करने की अनुमति देता है। इसके अतिरिक्त, हम दिखाते हैं कि ऐसा मॉडल कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड और उच्च रेडशिफ्ट तटस्थ हाइड्रोजन डेटा पर अवलोकन योग्य परिणाम छोड़ता है,” आरआरआई में खगोल विज्ञान और खगोल भौतिकी के वरिष्ठ संकाय प्रोफेसर सेठी ने कहा।
डब्ल्यूआईएमपी पर आधारित डार्क मैटर प्रतिमान कण भौतिकी और ब्रह्मांड विज्ञान के मानक मॉडलों को सामंजस्य में लाया। हालाँकि, यह उल्लेखनीय समझौता अल्पकालिक रहा क्योंकि प्रासंगिक द्रव्यमान सीमा में ठंडे गहरे द्रव्य का पता लगाने के प्रयोग विफल हो गए। वर्तमान कार्य व्यवहार्य परिदृश्यों का प्रस्ताव करता है जो दर्शाता है कि दोनों मॉडल अभी भी संगत हो सकते हैं।
“हमने पाया कि डब्ल्यूआईएमपी मॉडल अभी भी शिथिल धारणाओं के तहत व्यवहार्य है। इसके अलावा, अंतरिक्ष दूरबीन जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप (जेडब्ल्यूएसटी) का डेटा डार्क मैटर क्षेत्र में अधिक रोमांचक संभावनाओं का संकेत दे सकता है, ”प्रोफेसर सेठी ने कहा।
पेपर लिंक – https://arxiv.org/abs/2305.10315