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Saturday, June 12, 2021

डार्क आइडेंट को समझाने के लिए एक आइडिया – अल्ट्रालाईट बॉसन – फेल द टेस्ट – यूनिवर्स टुडे

डार्क मैटर इसे पिन करने के हमारे सर्वश्रेष्ठ प्रयासों का विरोध करता रहता है। जबकि डार्क मैटर ब्रह्मांड विज्ञान का एक प्रमुख सिद्धांत बना हुआ है, और ठंडे अंधेरे पदार्थ से भरे ब्रह्मांड का समर्थन करने के लिए बहुत सारे सबूत हैं, डार्क मैटर कणों की हर खोज से कुछ नहीं होता है। एक नया अध्ययन जारी है कि परंपरा, काले पदार्थ के उम्मीदवारों की एक श्रृंखला को खारिज करती है।

हम डार्क मैटर इंटरैक्शन के बारे में क्या जानते हैं। साभार: परिधि संस्थान

यदि डार्क मैटर के कण मौजूद हैं, तो हम जानते हैं कि वे प्रकाश के साथ दृढ़ता से बातचीत नहीं कर सकते हैं। उन्हें गुरुत्वाकर्षण के साथ बातचीत करनी चाहिए, और वे मजबूत और कमजोर परमाणु बलों के माध्यम से भी बातचीत कर सकते हैं। हम यह भी जानते हैं कि वे अत्यधिक भारी कण नहीं हो सकते। यदि वे थे, तो वे समय के साथ हल्के कणों में क्षय हो जाते हैं, और हमें इसके बहुत कम प्रमाण मिलते हैं। यह तीन व्यापक उम्मीदवारों को छोड़ देता है: छोटे ब्लैक होल, बाँझ न्यूट्रिनो, या प्रकाश बोसॉन के कुछ प्रकार। यह नवीनतम कार्य तीसरे विकल्प पर केंद्रित है।

सुपरसिमेट्रिक कणों की एक तालिका। साभार: क्लेयर डेविड / सर्न

पदार्थ के ज्ञात प्राथमिक कणों को दो श्रेणियों में से एक में रखा जा सकता है: फ़र्मियन और बोसॉन। तो, इलेक्ट्रॉनों, क्वार्क और न्यूट्रिनो फ़र्मियन हैं, जबकि फोटॉन और ग्लून्स बोसॉन हैं। कण भौतिकी के मानक मॉडल के भीतर, ऐसे कोई बोसॉन नहीं हैं जो अंधेरे पदार्थ के बिल को फिट करेंगे। लेकिन कुछ वैकल्पिक मॉडल ऐसे कणों की भविष्यवाणी करते हैं जो डार्क मैटर हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, सुपरसिमेट्री मॉडल भविष्यवाणी करते हैं कि प्रत्येक ज्ञात फ़र्मियन में एक संबंधित बोसॉन और इसके विपरीत होना चाहिए। इस प्रकार, इलेक्ट्रॉन का एक प्रतिपक्षीय बोसॉन होगा जिसे चयनकर्ता के रूप में जाना जाता है, फोटॉन को एक समकक्ष फ़र्मियन कहा जाएगा जिसे फोटिनो ​​कहा जाता है, और आगे। एक और संभावना है अक्षों, जो 1977 में प्रस्तावित किए गए थे कि क्वार्क्स कैसे बातचीत करते हैं, के सूक्ष्म पहलुओं को संबोधित करने के लिए।

दोनों अक्ष और सुपरसिमेट्री कण कम द्रव्यमान वाले बोसॉन हो सकते हैं और अंधेरे पदार्थ की जरूरतों को पूरा करेंगे। लेकिन अगर या तो मौजूद हैं, तो वे इस प्रकार नहीं पाए गए हैं। फिर भी, ये प्रकाश बोसॉन नियमित रूप से गुरुत्वाकर्षण के साथ बातचीत करेंगे, इसलिए यह नवीनतम अध्ययन है।

बोसन्स एक ब्लैक होल को धीमा कर सकते हैं जैसे कि बच्चे मीरा-गो-राउंड पर कूदते हैं। क्रेडिट: जोस-लुइस ओलिवारेस, एमआईटी

यदि डार्क मैटर हल्के बोसॉन से बना है, तो ये कण ब्लैक होल के पास सहित पूरे ब्रह्मांड में फैल जाएंगे। एक ब्लैक होल गुरुत्वाकर्षण रूप से आस-पास के बोसोन पर कब्जा कर लेगा, इस प्रकार इसका द्रव्यमान बढ़ता जाएगा। यदि कोई ब्लैक होल घूर्णन कर रहा है, तो डार्क मैटर के कणों का कब्जा भी इसके रोटेशन को धीमा कर देगा। आप एक खेल के मैदान पर बच्चों की कल्पना कर सकते हैं जिसमें एक मीरा-गो-राउंड है। यदि बच्चे कताई के रूप में मीरा-गो-राउंड पर कूदते हैं, तो जोड़ा गया द्रव्यमान के कारण मीरा-गो-राउंड थोड़ा धीमा हो जाएगा। ब्लैक होल के लिए भी यही सही होगा।

दूसरे शब्दों में, डार्क मैटर बोसॉन उस दर को सीमित कर देगा जो ब्लैक होल घूमते हैं। टीम ने महसूस किया कि भारी बोसॉन ब्लैक होल को अधिक सीमित कर देंगे, और लाइटर बॉसन उन्हें कम विवश करेंगे। इसलिए उन्होंने ब्लैक होल विलय के LIGO और कन्या डेटा को देखा, जो विलय से पहले हमें ब्लैक होल की रोटेशन दर बताता है। यह पता चला है कि इनमें से कुछ ब्लैक होल इतनी तेज़ी से घूमते हैं कि यह अल्ट्रा-लाइट डार्क मैटर बोसॉन के अस्तित्व को नियंत्रित करता है। इस अध्ययन के आधार पर, डार्क मैटर एक्सिस या हल्के सुपरसिमेट्री कण नहीं हो सकते हैं।

इसलिए एक बार फिर, डार्क मैटर की खोज ने हमें दिखाया है कि डार्क मैटर क्या है, लेकिन यह क्या नहीं है। यह बेहद निराशाजनक है, और संभावित रूप से रोमांचक है क्योंकि हम जल्दी से अंधेरे मामले के लिए विकल्पों से बाहर चल रहे हैं।

संदर्भ: एनजी, केन क्य, एट ​​अल। “LIGO- कन्या GWTC-2 से ब्लैक होल स्पिन माप के भीतर Ultralight Scalar Bosons पर अवरोधशारीरिक समीक्षा पत्र 126.15 (2021): 151102।

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