ஆராய்ச்சியாளர்கள் குழு இப்போது இருண்ட பொருளுக்கு ஒரு புதிய வேட்பாளரை முன்மொழிந்துள்ளது: ஹைப்பர், அல்லது “உயர்ந்த ஊடாடும் துகள் நினைவுச்சின்னங்கள்.”
ஆரம்பகால பிரபஞ்சத்தில் கட்ட மாற்றம் இருண்ட மற்றும் இயல்பான பொருளுக்கு இடையிலான தொடர்புகளின் வலிமையை மாற்றுகிறது.
நவீன இயற்பியலின் மிகப்பெரிய மர்மங்களில் ஒன்றாக இருண்ட விஷயம் உள்ளது. அது இருக்க வேண்டும் என்பது தெளிவாகிறது, ஏனென்றால் இருண்ட பொருள் இல்லாமல், எடுத்துக்காட்டாக, விண்மீன் திரள்களின் இயக்கத்தை விளக்க முடியாது. ஆனால் ஒரு பரிசோதனையில் இருண்ட பொருளைக் கண்டறிய முடியவில்லை.
தற்போது, புதிய சோதனைகளுக்கு பல முன்மொழிவுகள் உள்ளன: கண்டறிதல் ஊடகத்தின் அணுக்கருக்கள், அதாவது புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்கள் ஆகியவற்றிலிருந்து அதன் சிதறல் மூலம் நேரடியாக இருண்ட பொருளைக் கண்டறிவதை அவை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளன.
ஆராய்ச்சியாளர்கள் குழு-மிச்சிகன் பல்கலைக்கழகத்தின் ராபர்ட் மெக்கீ மற்றும் ஆரோன் பியர்ஸ் மற்றும் ஜெர்மனியில் உள்ள ஜோஹன்னஸ் குட்டன்பெர்க் பல்கலைக்கழகத்தின் கில்லி எலோர்-இப்போது இருண்ட பொருளுக்கு ஒரு புதிய வேட்பாளரை முன்மொழிந்துள்ளனர்: ஹைப்பர், அல்லது “உயர்ந்த ஊடாடும் துகள் நினைவுச்சின்னங்கள்.”
ஹைப்பர் மாதிரியில், ஆரம்பகால பிரபஞ்சத்தில் இருண்ட பொருள் உருவான பிறகு, சாதாரண பொருளுடனான அதன் தொடர்புகளின் வலிமை திடீரென அதிகரிக்கிறது – இது ஒருபுறம், அதை இன்று கண்டறியக்கூடியதாக ஆக்குகிறது, அதே நேரத்தில் இருளின் மிகுதியையும் விளக்குகிறது. விஷயம்.
இந்த நாசா ஹப்பிள் ஸ்பேஸ் டெலஸ்கோப் படம், சுமார் 1,000 விண்மீன் திரள்கள் மற்றும் டிரில்லியன் கணக்கான நட்சத்திரங்களைக் கொண்ட மாபெரும் விண்மீன் கொத்து Abell 1689 இன் மையத்தில் இருண்ட பொருளின் பரவலைக் காட்டுகிறது.
டார்க் மேட்டர் என்பது கண்ணுக்குத் தெரியாத பொருளின் வடிவமாகும், இது பிரபஞ்சத்தின் வெகுஜனத்தின் பெரும்பகுதியைக் கொண்டுள்ளது. ஹப்பிள் இருண்ட பொருளை நேரடியாகப் பார்க்க முடியாது. ஈர்ப்பு லென்சிங்கின் விளைவை பகுப்பாய்வு செய்வதன் மூலம் வானியலாளர்கள் அதன் இருப்பிடத்தை ஊகித்தனர், அங்கு ஏபெல் 1689 க்குப் பின்னால் உள்ள விண்மீன் திரள்களில் இருந்து ஒளியானது கொத்துக்குள் உள்ள பொருளின் மூலம் சிதைந்துவிடும்.
42 பின்னணி விண்மீன் திரள்களின் 135 லென்ஸ் படங்களின் கவனிக்கப்பட்ட நிலைகளை ஆராய்ச்சியாளர்கள் கிளஸ்டரில் உள்ள இருண்ட பொருளின் இருப்பிடம் மற்றும் அளவைக் கணக்கிடப் பயன்படுத்தினர். ஆய்வுகளுக்காக ஹப்பிளின் மேம்பட்ட கேமராவால் எடுக்கப்பட்ட கிளஸ்டரின் ஒரு படத்தில், இந்த ஊகிக்கப்பட்ட இருண்ட பொருளின் செறிவுகளின் வரைபடத்தை, நீல நிறத்தில் அவர்கள் மிகைப்படுத்தினர். கிளஸ்டரின் ஈர்ப்பு புலப்படும் விண்மீன் திரள்களில் இருந்து மட்டுமே வந்தால், லென்சிங் சிதைவுகள் மிகவும் பலவீனமாக இருக்கும். இருண்ட பொருளின் அடர்த்தியான செறிவு கொத்து மையத்தில் இருப்பதை வரைபடம் வெளிப்படுத்துகிறது.
ஏபெல் 1689 பூமியிலிருந்து 2.2 பில்லியன் ஒளி ஆண்டுகள் தொலைவில் உள்ளது. படம் ஜூன் 2002 இல் எடுக்கப்பட்டது.
கடன்: NASA, ESA, D. Coe (NASA Jet Propulsion Laboratory/California Institute of Technology, and Space Telescope Science Institute), N. Benitez (Institute of Astrophysics of Andalusia, Spain), T. Broadhurst (Basque Country பல்கலைக்கழகம், ஸ்பெயின்), மற்றும் எச். ஃபோர்டு (ஜான்ஸ் ஹாப்கின்ஸ் பல்கலைக்கழகம்)
இருண்ட பொருள் துறையில் புதிய பன்முகத்தன்மை
கனமான இருண்ட பொருளின் துகள்கள் அல்லது WIMPS என்று அழைக்கப்படுபவை இன்னும் வெற்றிக்கு வழிவகுக்கவில்லை என்பதால், ஆராய்ச்சி சமூகம் மாற்று இருண்ட பொருள் துகள்களை, குறிப்பாக இலகுவானவற்றைத் தேடுகிறது. அதே நேரத்தில், ஒருவர் பொதுவாக இருண்ட துறையில் கட்ட மாற்றங்களை எதிர்பார்க்கிறார் – எல்லாவற்றிற்கும் மேலாக, புலப்படும் துறையில் பல உள்ளன, ஆராய்ச்சியாளர்கள் கூறுகின்றனர். ஆனால் முந்தைய ஆய்வுகள் அவற்றை புறக்கணிக்க முனைகின்றன.
“சில திட்டமிடப்பட்ட சோதனைகள் அணுகும் என்று நம்பும் வெகுஜன வரம்பிற்கு நிலையான இருண்ட பொருள் மாதிரி இல்லை. “இருப்பினும், ஒரு கட்ட மாற்றம் உண்மையில் இருண்ட விஷயத்தை எளிதாகக் கண்டறிய உதவும் என்பதை எங்கள் ஹைப்பர் மாதிரி விளக்குகிறது” என்று JGU இல் கோட்பாட்டு இயற்பியலில் முதுகலை ஆய்வாளர் எலோர் கூறினார்.
பொருத்தமான மாதிரிக்கான சவால்: இருண்ட பொருள் சாதாரணப் பொருளுடன் மிகவும் வலுவாக தொடர்பு கொண்டால், ஆரம்பகால பிரபஞ்சத்தில் உருவான அதன் (துல்லியமாக அறியப்பட்ட) அளவு மிகவும் சிறியதாக இருக்கும், இது வானியற்பியல் அவதானிப்புகளுக்கு முரணானது. இருப்பினும், இது சரியான அளவில் உற்பத்தி செய்யப்பட்டால், தற்போதைய சோதனைகளில் இருண்ட பொருளைக் கண்டறிய முடியாத வகையில் தொடர்பு மிகவும் பலவீனமாக இருக்கும்.
“ஹைப்பர் மாதிரியின் அடிப்படையிலான எங்கள் மைய யோசனை என்னவென்றால், தொடர்பு ஒரு முறை திடீரென மாறுகிறது – எனவே நாம் இரு உலகங்களிலும் சிறந்ததைப் பெறலாம்: சரியான அளவு இருண்ட பொருள் மற்றும் ஒரு பெரிய தொடர்பு, எனவே அதைக் கண்டறியலாம்” என்று மெக்கீ கூறினார்.
ஆராய்ச்சியாளர்கள் இதை எப்படிக் கற்பனை செய்கிறார்கள்: துகள் இயற்பியலில், ஒரு தொடர்பு பொதுவாக ஒரு குறிப்பிட்ட துகள் மூலம் மத்தியஸ்தம் செய்யப்படுகிறது, மத்தியஸ்தர் என்று அழைக்கப்படுபவை – மேலும் சாதாரண விஷயத்துடன் இருண்ட பொருளின் தொடர்பு. இருண்ட பொருளின் உருவாக்கம் மற்றும் இந்த மத்தியஸ்தர் வழியாக அதன் கண்டறிதல் செயல்பாடு இரண்டும், அதன் வெகுஜனத்தைப் பொறுத்து தொடர்புகளின் வலிமையுடன்: பெரிய நிறை, பலவீனமான தொடர்பு.
மத்தியஸ்தர் முதலில் போதுமான அளவு கனமாக இருக்க வேண்டும், இதனால் சரியான அளவு இருண்ட பொருள் உருவாகிறது மற்றும் பின்னர் போதுமான வெளிச்சம் இருக்கும், இதனால் இருண்ட விஷயம் கண்டறியப்படும். தீர்வு: இருண்ட பொருள் உருவான பிறகு ஒரு கட்ட மாற்றம் ஏற்பட்டது, இதன் போது மத்தியஸ்தரின் நிறை திடீரென குறைந்தது.
“இதனால், ஒருபுறம், இருண்ட பொருளின் அளவு மாறாமல் வைக்கப்படுகிறது, மறுபுறம், இருண்ட பொருளை நேரடியாகக் கண்டறியக்கூடிய வகையில் தொடர்பு அதிகரிக்கப்படுகிறது அல்லது பலப்படுத்தப்படுகிறது” என்று பியர்ஸ் கூறினார்.
புதிய மாடல் திட்டமிடப்பட்ட சோதனைகளின் முழு அளவுரு வரம்பையும் உள்ளடக்கியது
“இருண்ட பொருளின் ஹைப்பர் மாதிரியானது புதிய சோதனைகள் அணுகக்கூடிய முழு வரம்பையும் உள்ளடக்கும்” என்று எலோர் கூறினார்.
குறிப்பாக, ஜோதிட அவதானிப்புகள் மற்றும் சில துகள்-இயற்பியல் சிதைவுகளுடன் ஒத்துப்போகும் அணுக்கருவின் புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களுடன் மத்தியஸ்தர்-மத்தியஸ்த தொடர்புகளின் அதிகபட்ச குறுக்குவெட்டை முதலில் ஆராய்ச்சி குழு கருதியது. இந்த இடைவினையை வெளிப்படுத்தும் இருண்ட பொருளுக்கு ஒரு மாதிரி இருக்கிறதா என்பதைக் கருத்தில் கொள்வது அடுத்த படியாகும்.
“மேலும் இங்கே நாங்கள் கட்ட மாற்றத்தின் யோசனையுடன் வந்தோம்,” என்று மெக்கீ கூறினார். “பிரபஞ்சத்தில் இருக்கும் இருண்ட பொருளின் அளவை நாங்கள் கணக்கிட்டோம், பின்னர் எங்கள் கணக்கீடுகளைப் பயன்படுத்தி கட்ட மாற்றத்தை உருவகப்படுத்தினோம்.”
கருத்தில் கொள்ள வேண்டிய பல கட்டுப்பாடுகள் உள்ளன, அதாவது நிலையான அளவு இருண்ட பொருள்.
“இங்கே, நாம் பல காட்சிகளை முறையாக பரிசீலித்து சேர்க்க வேண்டும், எடுத்துக்காட்டாக, எங்கள் மத்தியஸ்தர் திடீரென்று புதிய இருண்ட பொருளின் உருவாக்கத்திற்கு வழிவகுக்கவில்லை என்பது உண்மையில் உறுதியாக உள்ளதா என்ற கேள்வியைக் கேட்பது, இது நிச்சயமாக இருக்கக்கூடாது” என்று எலோர் கூறினார். . “ஆனால் இறுதியில், எங்கள் ஹைப்பர் மாடல் வேலை செய்கிறது என்று நாங்கள் உறுதியாக நம்பினோம்.”
ஆய்வு இதழில் வெளியிடப்பட்டுள்ளது உடல் மதிப்பாய்வு கடிதங்கள்.
குறிப்பு: கில்லி எலோர், ராபர்ட் மெக்கீ மற்றும் ஆரோன் பியர்ஸ், 20 ஜனவரி 2023, “அதிக ஊடாடும் துகள் ரெலிக் டார்க் மேட்டருடன் நேரடி கண்டறிதலை அதிகப்படுத்துதல்” உடல் மதிப்பாய்வு கடிதங்கள்.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.031803
