ब्रह्मांड विज्ञान का मानक मॉडल हमें बताता है कि ब्रह्मांड का केवल 4.9% साधारण पदार्थ (यानी जिसे हम देख सकते हैं) से बना है, जबकि शेष में 26.8% डार्क मैटर और 68.3% डार्क एनर्जी है। जैसा कि नाम से पता चलता है, हम उन्हें नहीं देख सकते हैं, इसलिए उनके अस्तित्व को सैद्धांतिक मॉडल, ब्रह्मांड के बड़े पैमाने पर संरचना के अवलोकन और दृश्यमान मामले पर इसके स्पष्ट गुरुत्वाकर्षण प्रभावों के आधार पर अनुमान लगाना पड़ा है।
चूंकि यह पहली बार प्रस्तावित किया गया था, इसलिए सुझाव की कोई कमी नहीं है कि डार्क मैटर के कण क्या दिखते हैं। बहुत पहले नहीं, कई वैज्ञानिकों ने प्रस्तावित किया कि डार्क मैटर में कमजोर-अंतःक्रियात्मक बड़े कण (WIMP) होते हैं, जो एक प्रोटॉन के द्रव्यमान का लगभग 100 गुना होते हैं लेकिन न्यूट्रिनो की तरह बातचीत करते हैं। हालांकि, कोलाइडर प्रयोगों का उपयोग कर WIMPs खोजने के सभी प्रयास खाली हो गए हैं। जैसे, वैज्ञानिक हाल ही में इस विचार की खोज कर रहे हैं कि डार्क मैटर पूरी तरह से किसी और चीज से बना हो सकता है।
वर्तमान ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल यह मानते हैं कि डार्क मैटर का द्रव्यमान लगभग 100 Gev (Giga-electrovolts) है, जो कि बहुत से अन्य कणों के द्रव्यमान पैमाने से मेल खाता है जो कमजोर परमाणु बल के माध्यम से संपर्क करते हैं। इस तरह के कण का अस्तित्व कण भौतिकी के मानक मॉडल के सुपरसिमेट्रिक एक्सटेंशन के अनुरूप होगा। यह माना जाता है कि इस तरह के कणों का उत्पादन गर्म, घने, प्रारंभिक ब्रह्मांड में द्रव्यमान-घनत्व के साथ हुआ होगा, जो आज तक बना हुआ है।
हालांकि, WIMPs का पता लगाने के लिए चल रहे प्रयोगात्मक प्रयास इन कणों के किसी भी ठोस सबूत का उत्पादन करने में विफल रहे हैं। इनमें पास के आकाशगंगाओं और समूहों में WIMP विनाश (यानी गामा किरणों, न्यूट्रिनो और कॉस्मिक किरणों) के उत्पादों की खोज के साथ-साथ स्विट्जरलैंड में सर्न लार्ज हैड्रोन कोलाइडर (LHC) जैसे सुपरकॉलिडर्स का उपयोग कर प्रत्यक्ष पता लगाने के प्रयोग शामिल हैं।
इस वजह से, कई शोधकर्ता टीमों ने डार्क मैटर खोजने के लिए WIMPs प्रतिमान से परे देखने पर विचार करना शुरू कर दिया है। ऐसी ही एक टीम में डेनमार्क के सर्न और सीपी 3-ओरिजिन के कॉस्मोलॉजिस्टों का एक समूह शामिल है, जिन्होंने हाल ही में एक अध्ययन जारी किया था, जिसमें बताया गया है कि डार्क मैटर पहले के मुकाबले बहुत भारी और बहुत कम बातचीत कर सकता है।
जैसा कि सीपी -3 ओरिजिन्स के शोध दल के सदस्यों में से एक डॉ। मैकुलन सैंडोरा ने ईमेल के माध्यम से अंतरिक्ष पत्रिका को बताया:
"हम अभी तक WIMP परिदृश्य को खारिज नहीं कर सकते हैं, लेकिन प्रत्येक गुजरते साल के साथ यह अधिक से अधिक संदिग्ध हो रहा है कि हमें कुछ भी दिखाई नहीं दे रहा है।" इसके अलावा, सामान्य रूप से कमजोर पैमाने की भौतिकी पदानुक्रम समस्या से ग्रस्त है। यही कारण है कि, हम सभी कणों के बारे में जानते हैं जो बहुत हल्के हैं, विशेष रूप से गुरुत्वाकर्षण के प्राकृतिक पैमाने के संबंध में, प्लैंक स्केल, जो कि 10 है19 GeV। इसलिए, अगर डार्क मैटर प्लैंक स्केल के करीब था, तो यह पदानुक्रम समस्या से पीड़ित नहीं होगा, और यह भी बताएगा कि हमने WIMPs से जुड़े हस्ताक्षर क्यों नहीं देखे। "
एक नए मॉडल का उपयोग करके वे प्लैंकियन इंटरैक्टिंग डार्क मैटर (पीआईडीएम) कहते हैं, टीम डार्क मैटर के द्रव्यमान की ऊपरी सीमा का पता लगा रही है। जबकि WIMPs इलेक्ट्रोक स्केल के ऊपरी सीमा पर काले पदार्थ के द्रव्यमान को रखते हैं, मार्थियस गार्नी के डैनिश शोध दल, मैककुलन सैंडोरा और मार्टिन एस। स्लॉथ ने पूरी तरह से एक और प्राकृतिक पैमाने के पास एक द्रव्यमान के साथ एक कण प्रस्तावित किया - प्लांक स्केल।
प्लैंक स्केल पर, द्रव्यमान की एक एकल इकाई 2.17645 × 10 के बराबर होती है-8 किलो - लगभग एक माइक्रोग्राम, या 1019 एक प्रोटॉन के द्रव्यमान से अधिक बार। इस द्रव्यमान में, प्रत्येक PIDM अनिवार्य रूप से उतना ही भारी होता है जितना कि एक कण ब्लैक होल बनने से पहले हो सकता है। टीम यह भी बताती है कि ये PIDM कण सामान्य पदार्थ के साथ केवल गुरुत्वाकर्षण के माध्यम से बातचीत करते हैं और उनमें से बड़ी संख्या में "रीहिटिंग" युग के दौरान बहुत ही प्रारंभिक ब्रह्मांड में बनता है - एक अवधि जो अंत में मुद्रास्फीतिजनित अवधि के दौरान हुई, लगभग 10-36 t0 10-33 या १०-32 बिग बैंग के बाद सेकंड।
इस युग का नाम इसलिए पड़ा है क्योंकि मुद्रास्फीति के दौरान, ब्रह्मांडीय तापमान को 100,000 या उससे अधिक के कारक से गिरा दिया गया है। जब मुद्रास्फीति समाप्त हो गई, तो तापमान उनके पूर्व-मुद्रास्फीति के तापमान (अनुमानित 10) पर वापस आ गया27 क)। इस बिंदु पर, मुद्रास्फीति क्षेत्र की बड़ी संभावित ऊर्जा ने यूनिवर्स को भरने वाले स्टैंडर्ड मॉडल कणों में क्षय किया, जिसमें डार्क मैटर भी शामिल होगा।
स्वाभाविक रूप से, यह नया सिद्धांत कॉस्मोलॉजिस्ट के लिए निहितार्थ के अपने हिस्से के साथ आता है। उदाहरण के लिए, इस मॉडल के काम करने के लिए, रिहिंगिंग युग का तापमान वर्तमान में ग्रहण किए गए की तुलना में अधिक होना चाहिए था। क्या अधिक है, एक गर्म पुनरावृत्ति अवधि के परिणामस्वरूप अधिक प्राइमर्डियल गुरुत्वाकर्षण तरंगों का निर्माण होगा, जो कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड (CMB) में दिखाई देगा।
सैंडोरा कहती हैं, '' इतना अधिक तापमान होने से हमें मुद्रास्फीति के बारे में दो दिलचस्प बातें पता चलती हैं। “अगर डार्क मैटर एक PIDM निकला, तो पहला यह है कि मुद्रास्फीति बहुत उच्च ऊर्जा पर हुई है, जिसका अर्थ है कि यह प्रारंभिक ब्रह्मांड के तापमान में न केवल उतार-चढ़ाव पैदा करने में सक्षम था, बल्कि स्वयं स्पेसटाइम में भी। गुरुत्वाकर्षण तरंगों के रूप में। दूसरा, यह हमें बताता है कि मुद्रास्फीति की ऊर्जा को बहुत तेजी से क्षय करना पड़ा, क्योंकि अगर यह बहुत लंबा समय ले लेता तो ब्रह्मांड उस बिंदु पर ठंडा हो जाता, जहां यह किसी भी पीआईडीएम का उत्पादन करने में सक्षम नहीं होता। "
इन गुरुत्वाकर्षण तरंगों के अस्तित्व की पुष्टि की जा सकती है या भविष्य में कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड (सीएमबी) के अध्ययन से इनकार किया जा सकता है। यह रोमांचक खबर है, क्योंकि गुरुत्वाकर्षण तरंगों की हालिया खोज से ब्रह्मांड की रचना के बहुत पहले से चली आ रही मौलिक तरंगों का पता लगाने के लिए नए सिरे से प्रयास किए जाने की उम्मीद है।
जैसा कि सैंडोरा ने समझाया, यह वैज्ञानिकों के लिए एक जीत-जीत परिदृश्य प्रस्तुत करता है, क्योंकि इसका मतलब है कि डार्क मैटर के लिए यह नवीनतम उम्मीदवार निकट भविष्य में साबित या अव्यवस्थित हो जाएगा।
"[ओ] उर परिदृश्य एक ठोस भविष्यवाणी करता है: हम अगली पीढ़ी के लौकिक माइक्रोवेव पृष्ठभूमि प्रयोगों में गुरुत्वाकर्षण तरंगों को देखेंगे। इसलिए, यह एक नो-लॉस परिदृश्य है: यदि हम उन्हें देखते हैं, तो यह बहुत अच्छा है, और यदि हम उन्हें नहीं देखते हैं, तो हम जानेंगे कि डार्क मैटर एक PIDM नहीं है, जिसका अर्थ होगा कि हमें पता है कि इसमें कुछ अतिरिक्त इंटरैक्शन हैं साधारण बात के साथ। और यह सब अगले दशक के भीतर होगा, जो हमें आगे देखने के लिए बहुत कुछ देता है। ”
जब से 1922 में पहली बार जैकब कप्टेइन ने डार्क मैटर के अस्तित्व का प्रस्ताव रखा, तब से वैज्ञानिक इसके अस्तित्व के कुछ प्रत्यक्ष प्रमाणों की खोज कर रहे हैं। और एक-एक करके, उम्मीदवार कण - गुरुत्वाकर्षण और MACHOS से अक्षों तक - प्रस्तावित किए गए हैं, तौले गए हैं, और वांछित हैं। यदि और कुछ नहीं, तो यह जानना अच्छा है कि इस नवीनतम उम्मीदवार कण के अस्तित्व को निकट भविष्य में साबित या खारिज किया जा सकता है।
और अगर सही साबित हुआ, तो हमने अब तक के सबसे महान ब्रह्माण्ड संबंधी रहस्यों में से एक को सुलझा लिया होगा! वास्तव में ब्रह्मांड को समझने के लिए एक कदम और उसके रहस्यमय बल कैसे बातचीत करते हैं। सब कुछ का सिद्धांत, यहाँ हम आते हैं (या नहीं)!
