रबड़ के कंगन

31 अक्टूबर डार्क मैटर डे है। कॉम्प्लेक्स के बारे में: डार्क मैटर क्या है और इसे कहां देखना है। वैज्ञानिक कैसे डार्क मैटर की तलाश कर रहे हैं

भौतिकी में सैद्धांतिक निर्माण, जिसे मानक मॉडल कहा जाता है, विज्ञान के लिए ज्ञात सभी प्राथमिक कणों की बातचीत का वर्णन करता है। लेकिन यह ब्रह्मांड में मौजूद पदार्थ का केवल 5% है, जबकि शेष 95% पूरी तरह से अज्ञात प्रकृति के हैं। यह काल्पनिक डार्क मैटर क्या है और वैज्ञानिक कैसे इसका पता लगाने की कोशिश कर रहे हैं? मॉस्को इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिक्स एंड टेक्नोलॉजी के छात्र और भौतिकी और खगोल भौतिकी विभाग के एक कर्मचारी हायक हाकोबयान एक विशेष परियोजना के ढांचे के भीतर इस बारे में बात करते हैं।

हिग्स बोसोन की खोज के बाद अंततः पुष्टि की गई प्राथमिक कणों का मानक मॉडल, हमारे लिए ज्ञात सामान्य कणों के मौलिक इंटरैक्शन (इलेक्ट्रोविक और मजबूत) का वर्णन करता है: लेप्टन, क्वार्क और इंटरेक्शन कैरियर्स (बोसोन और ग्लून्स)। हालांकि, यह पता चला है कि यह सभी विशाल जटिल सिद्धांत सभी पदार्थों के केवल 5-6% का वर्णन करता है, जबकि बाकी इस मॉडल में फिट नहीं होते हैं। हमारे ब्रह्मांड के जीवन के शुरुआती क्षणों के अवलोकन से हमें पता चलता है कि लगभग 95% पदार्थ जो हमें घेरे हुए है वह पूरी तरह से अज्ञात प्रकृति का है। दूसरे शब्दों में, हम अप्रत्यक्ष रूप से इस छिपे हुए पदार्थ की उपस्थिति को इसके गुरुत्वाकर्षण प्रभाव के कारण देखते हैं, लेकिन अभी तक इसे सीधे पकड़ना संभव नहीं है। छिपे हुए द्रव्यमान की इस घटना को "डार्क मैटर" नाम दिया गया है।

आधुनिक विज्ञान, विशेष रूप से ब्रह्मांड विज्ञान, शर्लक होम्स की निगमनात्मक पद्धति के अनुसार कार्य करता है

अब WISP समूह का मुख्य उम्मीदवार अक्ष है, जो मजबूत अंतःक्रिया के सिद्धांत में उत्पन्न होता है और इसका द्रव्यमान बहुत कम होता है। ऐसा कण उच्च चुंबकीय क्षेत्रों में एक फोटॉन-फोटॉन जोड़ी में बदलने में सक्षम है, जो इस बात का संकेत देता है कि कोई इसका पता लगाने की कोशिश कैसे कर सकता है। एडीएमएक्स प्रयोग बड़े कक्षों का उपयोग करता है जो 80,000 गॉस का चुंबकीय क्षेत्र बनाते हैं (जो कि पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र का 100,000 गुना है)। सिद्धांत रूप में, इस तरह के क्षेत्र को अक्षतंतु के क्षय को एक फोटॉन-फोटॉन जोड़ी में उत्तेजित करना चाहिए, जिसे डिटेक्टरों को पकड़ना चाहिए। कई प्रयासों के बावजूद, डब्लूआईएमपी, अक्ष या बाँझ न्यूट्रिनो का अभी तक पता नहीं चला है।

इस प्रकार, हमने बड़ी संख्या में विभिन्न परिकल्पनाओं के माध्यम से यात्रा की है जो एक अंधेरे द्रव्यमान की अजीब उपस्थिति की व्याख्या करना चाहते हैं, और टिप्पणियों की मदद से असंभव सब कुछ को खारिज कर दिया है, हम कई संभावित परिकल्पनाओं पर आए 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 को सीमित करता है, उदाहरण के लिए, यह संभावित द्रव्यमान की सीमा को समाप्त करता है। साल-दर-साल, त्वरक में अधिक से अधिक नए अवलोकन और प्रयोग डार्क मैटर कणों के द्रव्यमान और अन्य मापदंडों पर नई, अधिक कठोर सीमाएं देते हैं। इस प्रकार, सभी असंभव विकल्पों को फेंकते हुए और खोजों के चक्र को कम करते हुए, हम दिन-ब-दिन यह समझने के करीब पहुंच रहे हैं कि हमारे ब्रह्मांड में 95% पदार्थ क्या है।

मास्को, 31 अक्टूबर - आरआईए नोवोस्ती, ओल्गा कोलेंट्सोवा।वैज्ञानिकों की गणना से पता चला है कि ब्रह्मांड 95% पदार्थ से बना है जिसे अभी तक लोगों द्वारा खोजा नहीं गया है: 70% डार्क एनर्जी है, और 25% डार्क मैटर है। यह माना जाता है कि पहला गैर-शून्य ऊर्जा वाला एक प्रकार का क्षेत्र है, लेकिन दूसरे में ऐसे कण होते हैं जिनका पता लगाया जा सकता है और उनका अध्ययन किया जा सकता है। लेकिन यह व्यर्थ नहीं है कि इस पदार्थ को छिपा हुआ द्रव्यमान कहा जाता है - इसकी खोज काफी समय तक चलती है और भौतिकविदों के बीच गर्म चर्चा के साथ होती है। अपने शोध को जनता के सामने लाने के लिए, सर्न ने डार्क मैटर डे भी शुरू किया, जिसे आज पहली बार 31 अक्टूबर को मनाया जाता है।

डार्क मैटर के अस्तित्व के प्रस्तावक प्रायोगिक तथ्यों द्वारा पुष्टि किए गए काफी वजनदार तर्क देते हैं। इसकी मान्यता XX सदी के तीसवें दशक में शुरू हुई, जब स्विस खगोलशास्त्री फ्रिट्ज ज़्विकी ने उस गति को मापा जिसके साथ कोमा क्लस्टर की आकाशगंगाएँ एक सामान्य केंद्र के चारों ओर घूमती हैं। जैसा कि आप जानते हैं, गति की गति द्रव्यमान पर निर्भर करती है। वैज्ञानिक की गणना से पता चला है कि आकाशगंगाओं का वास्तविक द्रव्यमान टेलीस्कोप के साथ अवलोकन की प्रक्रिया में निर्धारित की तुलना में बहुत बड़ा होना चाहिए। यह पता चला कि आकाशगंगाओं का काफी बड़ा हिस्सा हमें दिखाई नहीं देता है। इसलिए, इसमें ऐसे पदार्थ होते हैं जो प्रकाश को परावर्तित या अवशोषित नहीं करते हैं।

एक छिपे हुए द्रव्यमान के अस्तित्व की दूसरी पुष्टि प्रकाश में परिवर्तन है क्योंकि यह आकाशगंगाओं से होकर गुजरता है। तथ्य यह है कि द्रव्यमान वाली कोई भी वस्तु प्रकाश किरणों के रेक्टिलिनियर कोर्स को विकृत कर देती है। इस प्रकार, डार्क मैटर प्रकाश चित्र (दूर की वस्तु की छवि) में अपना परिवर्तन करेगा, और यह उस चित्र से अलग हो जाएगा जो केवल दृश्य पदार्थ द्वारा बनाया जाएगा। डार्क मैटर के अस्तित्व के दस प्रमाण हैं, लेकिन वर्णित दो मुख्य हैं।

हालांकि डार्क मैटर के अस्तित्व के प्रमाण काफी पुख्ता हैं, लेकिन अभी तक किसी ने भी इसे बनाने वाले कणों का पता नहीं लगाया है और न ही उनका अध्ययन किया है। भौतिकविदों का सुझाव है कि ऐसी गोपनीयता दो कारणों से है। पहला यह है कि इन कणों का द्रव्यमान बहुत अधिक है (सूत्र E=mc² के माध्यम से ऊर्जा से संबंधित), इसलिए आधुनिक त्वरक की क्षमताएं ऐसे कण को "बनाने" के लिए पर्याप्त नहीं हैं। दूसरा कारण डार्क मैटर के दिखने की बहुत कम संभावना है। शायद हम इसे ठीक से नहीं ढूंढ सकते क्योंकि यह मानव शरीर और हमें ज्ञात कणों के साथ बेहद कमजोर रूप से बातचीत करता है। हालांकि डार्क मैटर हर जगह है (गणना के अनुसार) और इसके कण सचमुच हर सेकंड हमारे पास से गुजर रहे हैं, हम इसे महसूस नहीं करते हैं।

ब्रह्मांड का काला पदार्थ "वजन कम करना" है, रूसी भौतिकविदों का कहना हैब्रह्मांड में डार्क मैटर की मात्रा में लगभग 2-5% की कमी आई है, जो बिग बैंग के समय और आज के कुछ महत्वपूर्ण ब्रह्माण्ड संबंधी मापदंडों के मूल्य में विसंगतियों की व्याख्या कर सकता है।

डार्क मैटर कणों का पता लगाने के लिए, वैज्ञानिक ऐसे डिटेक्टरों का उपयोग करते हैं जो अनावश्यक प्रभावों को कम करने के लिए भूमिगत स्थित होते हैं। यह माना जाता है कि कभी-कभी डार्क मैटर के कण अभी भी परमाणु नाभिक से टकराते हैं, अपनी गति का हिस्सा उन्हें स्थानांतरित करते हैं, इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालते हैं और प्रकाश की चमक पैदा करते हैं। इस तरह के टकराव की आवृत्ति नाभिक के साथ काले पदार्थ के कणों की बातचीत की संभावना, उनकी एकाग्रता और सापेक्ष वेग (सूर्य के चारों ओर पृथ्वी की गति को ध्यान में रखते हुए) पर निर्भर करती है। लेकिन प्रायोगिक समूह, कुछ प्रभाव का पता लगाने पर भी इनकार करते हैं कि डिटेक्टर की यह प्रतिक्रिया डार्क मैटर के कारण हुई थी। और केवल इतालवी प्रायोगिक समूह DAMA, ग्रैन सासो की भूमिगत प्रयोगशाला में काम कर रहा है, संकेतों की गिनती दर में मनाए गए वार्षिक बदलावों की रिपोर्ट करता है, संभवतः गैलेक्टिक छिपे हुए द्रव्यमान के माध्यम से पृथ्वी की गति से जुड़ा हुआ है।

इस प्रयोग में, डिटेक्टर के अंदर चमकने वाले प्रकाश की संख्या और ऊर्जा को कई वर्षों में मापा जाता है। शोधकर्ताओं ने इस तरह की घटनाओं की गिनती दर में कमजोर (लगभग 2%) वार्षिक उतार-चढ़ाव की उपस्थिति को साबित किया।

हालाँकि इतालवी समूह आत्मविश्वास से प्रयोगों की विश्वसनीयता का बचाव करता है, लेकिन इस मामले पर वैज्ञानिकों की राय अस्पष्ट है। इतालवी समूह द्वारा प्राप्त परिणामों का मुख्य कमजोर बिंदु उनकी गैर-पुनरुत्पादकता है। उदाहरण के लिए, जब गुरुत्वाकर्षण तरंगों की खोज की गई, तो उनका पता दुनिया भर की प्रयोगशालाओं ने लगाया, जिससे अन्य समूहों द्वारा प्राप्त आंकड़ों की पुष्टि हुई। DAMA के मामले में, स्थिति अलग है - दुनिया में और कोई भी समान परिणाम होने का दावा नहीं कर सकता! बेशक, इस बात की संभावना है कि इस समूह में अधिक शक्तिशाली डिटेक्टर या अपने स्वयं के तरीके हों, लेकिन प्रयोग की यह विशिष्टता कुछ शोधकर्ताओं को इसकी विश्वसनीयता पर संदेह करने का कारण बनती है।

"यह अभी तक कहना संभव नहीं है कि ग्रैन सासो प्रयोगशाला में एकत्र किए गए डेटा का क्या मतलब है। किसी भी मामले में, इटली के एक समूह ने सकारात्मक परिणाम प्रदान किया, न कि किसी ऐसी चीज से इनकार जो पहले से ही एक सनसनी है। अब संकेत मिले समझाने की जरूरत है। और यह विभिन्न सिद्धांतों के विकास के लिए एक महान प्रोत्साहन है, जिसमें डार्क मैटर के मॉडल के निर्माण के लिए समर्पित हैं। लेकिन भले ही कोई वैज्ञानिक यह समझाने की कोशिश करे कि प्राप्त डेटा किसी भी तरह से संबंधित क्यों नहीं है डार्क मैटर, यह अभी भी प्रकृति को समझने में एक नया कदम हो सकता है। किसी भी मामले में, परिणाम है और हमें काम जारी रखने की आवश्यकता है, लेकिन मैं व्यक्तिगत रूप से इस बात से पूरी तरह सहमत नहीं हो सकता कि इस समय डार्क मैटर मिल गया है, ”कोंस्टेंटिन बेलोट्स्की ने टिप्पणी की, प्राथमिक कण भौतिकी विभाग, राष्ट्रीय अनुसंधान परमाणु विश्वविद्यालय MEPhI में एक प्रमुख शोधकर्ता।

डार्क मैटर प्रकाश का उत्सर्जन या अवशोषण नहीं करता है, व्यावहारिक रूप से "साधारण" पदार्थ के साथ बातचीत नहीं करता है, वैज्ञानिक अभी तक एक भी "डार्क" कण को पकड़ने में सक्षम नहीं हैं। लेकिन इसके बिना, हमसे परिचित ब्रह्मांड और हम स्वयं मौजूद नहीं हो सकते। डार्क मैटर डे पर, जो 31 अक्टूबर को मनाया जाता है (भौतिकविदों ने फैसला किया है कि अंधेरे और मायावी पदार्थ के सम्मान में छुट्टी मनाने का यह सही समय है), एन+1लेबेदेव भौतिक संस्थान के एस्ट्रोस्पेस सेंटर के सैद्धांतिक खगोल भौतिकी विभाग के प्रमुख एंड्री डोरोशकेविच ने पूछा कि डार्क मैटर क्या है और यह इतना महत्वपूर्ण क्यों है।

N+1: आज वैज्ञानिक कितने आश्वस्त हैं कि वास्तव में डार्क मैटर मौजूद है?

आंद्रेई डोरोशकेविच:मुख्य प्रमाण कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड रेडिएशन के उतार-चढ़ाव का अवलोकन है, अर्थात, वे परिणाम जो WMAP और "" अंतरिक्ष यान को पिछले 15 वर्षों में प्राप्त हुए हैं।

उन्होंने उच्च सटीकता के साथ कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड, यानी कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड के तापमान के गड़बड़ी को मापा। इन उलझनों को पुनर्संयोजन के युग से संरक्षित किया गया है, जब आयनित हाइड्रोजन तटस्थ परमाणुओं में बदल गया।

इन मापों ने उतार-चढ़ाव की उपस्थिति को दिखाया, बहुत छोटा, केल्विन का लगभग दस-हज़ारवां। लेकिन जब उन्होंने इन आंकड़ों की सैद्धांतिक मॉडल के साथ तुलना करना शुरू किया, तो उन्हें महत्वपूर्ण अंतर मिले, जिन्हें डार्क मैटर की उपस्थिति के अलावा किसी अन्य तरीके से नहीं समझाया जा सकता है। इसके लिए धन्यवाद, वे एक प्रतिशत तक की सटीकता के साथ ब्रह्मांड में काले और सामान्य पदार्थ के अनुपात की गणना करने में सक्षम थे।

प्लैंक टेलीस्कोप के डेटा के पहले और बाद में ब्रह्मांड में पदार्थ का वितरण (बाएं से दाएं)

वैज्ञानिकों ने अदृश्य और अगोचर डार्क मैटर से छुटकारा पाने के लिए कई प्रयास किए हैं, संशोधित गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत, जैसे कि MOND, बनाए गए हैं जो देखे गए प्रभावों को समझाने की कोशिश करते हैं। डार्क मैटर मॉडल बेहतर क्यों हैं?

स्थिति बहुत सरल है: आधुनिक आइंस्टीन का गुरुत्वाकर्षण का सिद्धांत पृथ्वी के तराजू पर अच्छा काम करता है, उपग्रह इस सिद्धांत के अनुसार सख्त उड़ान भरते हैं। और यह ब्रह्माण्ड संबंधी पैमानों पर बहुत अच्छा प्रदर्शन करता है। और सभी आधुनिक मॉडल जो गुरुत्वाकर्षण को बदलते हैं, सब कुछ समझा नहीं सकते। वे न्यूटन के नियम में नए स्थिरांक का परिचय देते हैं, जिससे आकाशगंगाओं के स्तर पर काले पदार्थ की उपस्थिति के प्रभावों की व्याख्या करना संभव हो जाता है, लेकिन ब्रह्माण्ड संबंधी पैमाने पर चूक होती है।

क्या गुरुत्वाकर्षण तरंगों की खोज यहाँ मदद कर सकती है? शायद यह कुछ सिद्धांतों को त्यागने में मदद करेगा?

गुरुत्वाकर्षण तरंगों ने अब जो माप लिया है, वह वैज्ञानिक नहीं, बल्कि एक बड़ी तकनीकी सफलता है। उनका अस्तित्व 40 साल पहले ज्ञात था जब एक बाइनरी पल्सर से गुरुत्वाकर्षण विकिरण की खोज की गई थी (अप्रत्यक्ष रूप से)। गुरुत्वाकर्षण तरंगों के अवलोकन ने एक बार फिर ब्लैक होल के अस्तित्व की पुष्टि की, हालाँकि हमें पहले इस पर संदेह नहीं था, लेकिन अब हमारे यहाँ कमोबेश प्रत्यक्ष प्रमाण हैं।

प्रभाव का रूप, शक्ति के साथ गुरुत्वाकर्षण तरंगों में परिवर्तन, हमें बहुत उपयोगी जानकारी दे सकता है, लेकिन हमें पांच से दस साल और इंतजार करना होगा जब तक कि हमारे पास गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांतों को परिष्कृत करने के लिए पर्याप्त डेटा न हो।

वैज्ञानिकों ने डार्क मैटर के बारे में कैसे सीखा

डार्क मैटर का इतिहास 1933 में शुरू हुआ, जब खगोलशास्त्री फ्रिट्ज ज़्विकी ने तारामंडल कोमा बेरेनिस में स्थित एक समूह में आकाशगंगाओं के वेग वितरण का अध्ययन किया। उन्होंने पाया कि क्लस्टर में आकाशगंगाएँ बहुत तेज़ी से चलती हैं, और यदि केवल दृश्यमान पदार्थ को ध्यान में रखा जाए, तो क्लस्टर स्थिर नहीं हो सकता - आकाशगंगाएँ बस अलग-अलग दिशाओं में बिखरी हुई होंगी।

16 फरवरी, 1933 को प्रकाशित एक लेख में, ज़्विकी ने सुझाव दिया कि वे एक अदृश्य गुरुत्वाकर्षण पदार्थ, डंकल मैटरी द्वारा एक साथ रखे गए थे।

थोड़ी देर बाद, आकाशगंगाओं के "दृश्यमान" द्रव्यमान और उनके आंदोलन के मापदंडों के बीच विसंगति की पुष्टि अन्य खगोलविदों द्वारा की गई थी।

1958 में, सोवियत खगोल भौतिक विज्ञानी विक्टर अंबार्त्सुमियन ने ज़्विकी के विरोधाभास का अपना समाधान प्रस्तावित किया। उनकी राय में, आकाशगंगाओं के समूहों में कोई अदृश्य पदार्थ नहीं होता है जो उन्हें गुरुत्वाकर्षण रूप से धारण करता है। हम केवल क्षय की प्रक्रिया में समूहों का निरीक्षण करते हैं। हालांकि, अधिकांश खगोलविदों ने इस स्पष्टीकरण को स्वीकार नहीं किया, क्योंकि इस मामले में समूहों का जीवनकाल एक अरब वर्ष से अधिक नहीं होगा, और यह देखते हुए कि ब्रह्मांड का जीवनकाल दस गुना लंबा है, आज तक कोई क्लस्टर नहीं बचेगा।

डार्क मैटर के बारे में आम तौर पर स्वीकृत विचारों का कहना है कि इसमें WIMPs (WIMPs) होते हैं, बड़े पैमाने पर कण जो सामान्य पदार्थ के कणों के साथ मुश्किल से बातचीत करते हैं। उनके गुणों के बारे में क्या कहा जा सकता है?

उनका द्रव्यमान काफी बड़ा है - और यह लगभग सब कुछ है, हम सटीक द्रव्यमान का नाम भी नहीं दे सकते। वे टकराव के बिना लंबी दूरी की यात्रा करते हैं, लेकिन उनमें घनत्व संबंधी गड़बड़ी अपेक्षाकृत छोटे पैमाने पर भी क्षय नहीं होती है - और आज हमें मॉडल के लिए यही एकमात्र चीज है।

सीएमबी हमें आकाशगंगा समूहों के तराजू पर बड़े पैमाने पर काले पदार्थ की विशेषताएं देता है। लेकिन छोटी आकाशगंगाओं के पैमाने पर "उतरने" के लिए, हमें सैद्धांतिक मॉडल का उपयोग करने के लिए मजबूर किया जाता है।

छोटी आकाशगंगाओं के अस्तित्व से पता चलता है कि अपेक्षाकृत छोटे पैमाने पर भी विषमताएं थीं जो बिग बैंग के तुरंत बाद पैदा हुईं। इस तरह की विषमताएं फीकी पड़ सकती हैं, सुचारू हो सकती हैं, लेकिन हम निश्चित रूप से जानते हैं कि वे छोटी आकाशगंगाओं के पैमाने पर फीकी नहीं पड़ी हैं। इससे पता चलता है कि इन डार्क मैटर कणों में ऐसे गुण होने चाहिए कि ये गड़बड़ी बनी रहे।

क्या यह कहना सही है कि तारे केवल डार्क मैटर के कारण ही बन सकते हैं?

ज़रुरी नहीं। डार्क मैटर के बिना, आकाशगंगाएँ नहीं बन सकतीं, और तारे बाहरी आकाशगंगाओं का निर्माण नहीं कर सकते। डार्क मैटर के विपरीत, बेरियन हमेशा गर्म होते हैं, वे पृष्ठभूमि विकिरण के साथ बातचीत करते हैं। इसलिए, वे अपने आप सितारों में इकट्ठा नहीं हो सकते हैं, तारकीय-द्रव्यमान बेरियोन का गुरुत्वाकर्षण उनके दबाव को दूर नहीं कर सकता है।

डार्क मैटर के कण एक अदृश्य सीमेंट की तरह काम करते हैं जो बेरियन को आकाशगंगाओं में खींचती है, और फिर उनमें स्टार बनने की प्रक्रिया शुरू होती है। बेरियन की तुलना में छह गुना अधिक डार्क मैटर है, यह "लीड" करता है, और बैरियन केवल इसका अनुसरण करते हैं।

क्सीनन डार्क मैटर पार्टिकल डिटेक्टर XENON1T

क्सीनन100 सहयोग

क्या हमारे आसपास बहुत काला पदार्थ है?

यह हर जगह है, एक ही सवाल है कि यह कितना है। ऐसा माना जाता है कि हमारी गैलेक्सी में डार्क मैटर का द्रव्यमान 10 प्रतिशत से कुछ कम होता है।

लेकिन पहले से ही गैलेक्सी के आसपास के क्षेत्र में अधिक डार्क मैटर है, हम अपने और अन्य स्टार सिस्टम दोनों के आसपास उपस्थिति के संकेत देख सकते हैं। बेशक, हम इसे बेरियनों के लिए धन्यवाद देखते हैं, हम उनका निरीक्षण करते हैं, और हम समझते हैं कि वे केवल काले पदार्थ की उपस्थिति के कारण वहां "पकड़" रखते हैं।

वैज्ञानिक कैसे डार्क मैटर की तलाश कर रहे हैं

1980 के दशक के उत्तरार्ध से, भौतिक विज्ञानी डार्क मैटर के व्यक्तिगत कणों की टक्कर को पकड़ने के प्रयास में गहरे भूमिगत सुविधाओं में प्रयोग कर रहे हैं। पिछले 15 वर्षों में, इन प्रयोगों की सामूहिक संवेदनशीलता हर साल औसतन दोगुनी होकर तेजी से बढ़ी है। दो प्रमुख सहयोग, ज़ेनॉन और पांडाएक्स-द्वितीय, ने हाल ही में नए, और भी संवेदनशील डिटेक्टरों को लॉन्च किया है।

उनमें से पहले ने दुनिया का सबसे बड़ा डार्क मैटर डिटेक्टर XENON1T बनाया। यह 10 मीटर ऊंचे पानी के टैंक में रखे गए 2,000 किलोग्राम के तरल क्सीनन लक्ष्य का उपयोग करता है। यह सब ग्रैन सासो नेशनल लेबोरेटरी (इटली) में 1.4 किलोमीटर की गहराई पर भूमिगत है। पांडाएक्स-द्वितीय स्थापना चीनी प्रांत सिचुआन में 2.4 किलोमीटर की गहराई में दफन है और इसमें 584 किलोग्राम तरल क्सीनन है।

दोनों प्रयोग क्सीनन का उपयोग करते हैं क्योंकि यह अत्यंत निष्क्रिय है, जो शोर के स्तर को कम रखने में मदद करता है। इसके अलावा, क्सीनन परमाणुओं के नाभिक अपेक्षाकृत भारी होते हैं (जिसमें प्रति नाभिक औसतन 131 न्यूक्लियंस होते हैं), जो डार्क मैटर कणों के लिए "बड़ा" लक्ष्य प्रदान करता है। यदि इनमें से एक कण क्सीनन परमाणु के नाभिक से टकराता है, तो यह प्रकाश की एक कमजोर लेकिन बोधगम्य फ्लैश (चमक) और एक विद्युत आवेश के निर्माण को जन्म देगा। इस तरह की घटनाओं की एक छोटी संख्या का भी अवलोकन हमें डार्क मैटर की प्रकृति के बारे में महत्वपूर्ण डेटा दे सकता है।

अब तक, न तो ये और न ही कोई अन्य प्रयोग डार्क मैटर कणों का पता लगाने में सक्षम हैं, लेकिन इस मौन का उपयोग डार्क मैटर कणों और साधारण कणों के बीच टकराव की संभावना पर एक ऊपरी सीमा निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है।

क्या डार्क मैटर कण सामान्य पदार्थ कणों की तरह क्लस्टर बना सकते हैं?

वे कर सकते हैं, लेकिन पूरा सवाल यह है कि घनत्व क्या है। खगोल भौतिकी की दृष्टि से, आकाशगंगाएँ घनी वस्तुएँ हैं, उनका घनत्व एक प्रोटॉन प्रति घन सेंटीमीटर के क्रम पर है, और तारे घनी वस्तुएँ हैं, जिनका घनत्व एक ग्राम प्रति घन सेंटीमीटर है। लेकिन उनके बीच परिमाण अंतर के 24 आदेश हैं। एक नियम के रूप में, काले पदार्थ के बादलों में "गांगेय" घनत्व होता है।

क्या कई लोगों के लिए डार्क मैटर कणों की खोज करने की कोई संभावना है?

वे सामान्य पदार्थ के परमाणुओं के साथ डार्क मैटर के अलग-अलग कणों की बातचीत को पकड़ने की कोशिश कर रहे हैं, जैसा कि वे न्यूट्रिनो के साथ करते हैं। लेकिन उन्हें पकड़ना बहुत मुश्किल है, और यह सच भी नहीं है कि ऐसा संभव भी है।

सर्न में CAST (CERN Axion Solar Telescope) टेलीस्कोप काल्पनिक कणों - अक्षों की तलाश कर रहा है, जिनमें से डार्क मैटर हो सकता है।

हो सकता है कि डार्क मैटर में आम तौर पर तथाकथित "दर्पण" कण होते हैं, जो सिद्धांत रूप में केवल उनके गुरुत्वाकर्षण द्वारा ही देखे जा सकते हैं। दूसरी "दर्पण" ब्रह्मांड की परिकल्पना आधी सदी पहले प्रस्तावित की गई थी, यह वास्तविकता का एक प्रकार का दोहरीकरण है।

हमारे पास वास्तविक अवलोकन केवल ब्रह्माण्ड विज्ञान से हैं।

सर्गेई कुज़नेत्सोव द्वारा साक्षात्कार

वैज्ञानिकों की गणना से पता चला है कि ब्रह्मांड 95% पदार्थ से बना है जिसे अभी तक लोगों द्वारा खोजा नहीं गया है: 70% डार्क एनर्जी है, और 25% डार्क मैटर है। यह माना जाता है कि पहला गैर-शून्य ऊर्जा वाला एक प्रकार का क्षेत्र है, लेकिन दूसरे में ऐसे कण होते हैं जिनका पता लगाया जा सकता है और उनका अध्ययन किया जा सकता है।

लेकिन यह व्यर्थ नहीं है कि इस पदार्थ को छिपा हुआ द्रव्यमान कहा जाता है - इसकी खोज काफी समय तक चलती है और भौतिकविदों के बीच गर्म चर्चा के साथ होती है। अपने शोध को जनता के सामने लाने के लिए, सर्न ने डार्क मैटर डे भी शुरू किया, जिसे आज पहली बार 31 अक्टूबर को मनाया जाता है।

आकाशगंगाओं के समूह की एक छवि। रेखाएँ डार्क मैटर की "रूपरेखा" दिखाती हैं

हालांकि डार्क मैटर के अस्तित्व के प्रमाण काफी पुख्ता हैं, लेकिन अभी तक किसी ने भी इसे बनाने वाले कणों का पता नहीं लगाया है और न ही उनका अध्ययन किया है। भौतिकविदों का सुझाव है कि ऐसी गोपनीयता दो कारणों से है। पहला यह है कि इन कणों का द्रव्यमान बहुत अधिक है (सूत्र E = mc² के माध्यम से ऊर्जा से संबंधित), इसलिए आधुनिक त्वरक की क्षमताएं ऐसे कण को "बनाने" के लिए पर्याप्त नहीं हैं। दूसरा कारण डार्क मैटर के दिखने की बहुत कम संभावना है। शायद हम इसे ठीक से नहीं ढूंढ सकते क्योंकि यह मानव शरीर और हमें ज्ञात कणों के साथ बेहद कमजोर रूप से बातचीत करता है। हालांकि डार्क मैटर हर जगह है (गणना के अनुसार) और इसके कण सचमुच हर सेकंड हमारे पास से गुजर रहे हैं, हम इसे महसूस नहीं करते हैं।

डार्क मैटर डिटेक्टर

"यह अभी तक कहना संभव नहीं है कि ग्रैन सासो प्रयोगशाला में एकत्र किए गए डेटा का क्या मतलब है। किसी भी मामले में, इटली के एक समूह ने सकारात्मक परिणाम प्रदान किया, न कि किसी ऐसी चीज से इनकार जो पहले से ही एक सनसनी है। अब संकेत मिले समझाने की जरूरत है। और यह विभिन्न सिद्धांतों के विकास के लिए एक महान प्रोत्साहन है, जिसमें डार्क मैटर के मॉडल के निर्माण के लिए समर्पित हैं। लेकिन भले ही कोई वैज्ञानिक यह समझाने की कोशिश करे कि प्राप्त डेटा किसी भी तरह से संबंधित क्यों नहीं है डार्क मैटर, यह अभी भी प्रकृति को समझने में एक नया कदम हो सकता है। किसी भी मामले में, परिणाम है और हमें काम जारी रखने की आवश्यकता है, लेकिन मैं व्यक्तिगत रूप से इस बात से पूरी तरह सहमत नहीं हो सकता कि डार्क मैटर मिल गया है, "एक प्रमुख शोधकर्ता कोन्स्टेंटिन बेलोट्स्की टिप्पणी करते हैं प्राथमिक कण भौतिकी विभाग, राष्ट्रीय अनुसंधान परमाणु विश्वविद्यालय MEPhI में।