Boson stars: और उनका डार्क मैटर से संबंध?

Science साइंस: एक्सियन को मजबूत परमाणु बल से जुड़ी एक खराब समस्या को हल करने के लिए पेश किया गया था। सभी अवलोकनों के अनुसार, मजबूत बल प्रकृति में दो महत्वपूर्ण समरूपताओं का पालन करता है: आवेश और समता। इसका मतलब है कि यदि आप एक मजबूत बल अंतःक्रिया लेते हैं, सभी कणों के आवेशों को उनके विपरीत मानों पर पलटते हैं, और दर्पण में प्रतिक्रिया को देखते हैं, तो आपको वही परिणाम मिलेगा।

लेकिन सिद्धांत में ऐसा कुछ भी नहीं कहा गया है कि इसे इन समरूपताओं का पालन करना चाहिए। भौतिकविदों ने अनिवार्य रूप से समीकरणों में एक नया पैरामीटर जोड़कर और उस पैरामीटर को शून्य पर सेट करके इसे ठीक करने का प्रयास किया, लेकिन यह थोड़ा मजबूर महसूस हुआ। फिर एक सरल समाधान आया: हो सकता है कि वह नया पैरामीटर एक नए क्वांटम क्षेत्र का प्रतिनिधित्व करता हो, और उस क्षेत्र के साथ अंतःक्रिया स्वाभाविक रूप से समरूपता उत्पन्न करती हो।

यह एक्सियन था, जिसका नाम डिशवॉशिंग डिटर्जेंट के एक ब्रांड के नाम पर रखा गया क्योंकि इसने समरूपता समस्या की गंदगी को साफ कर दिया। यदि एक्सियन मौजूद होते, तो वे एक उत्कृष्ट डार्क मैटर बनाते, क्योंकि वे प्रचुर मात्रा में होते और शायद ही कभी सामान्य पदार्थ के साथ अंतःक्रिया करते। और वे कुछ अजीबोगरीब चीजें भी करते।

एक्सियन अविश्वसनीय रूप से हल्के होते हैं - न्यूट्रिनो से भी खरबों गुना हल्के, जो कि सबसे हल्का ज्ञात कण है। इतने कम द्रव्यमान के साथ, उनकी क्वांटम तरंग प्रकृति मैक्रोस्कोपिक पैमानों पर प्रकट होगी। जबकि हर कण के साथ एक तरंग भी जुड़ी होती है, हम आमतौर पर उन तरंगों पर ध्यान नहीं देते या उनकी परवाह नहीं करते जब तक कि हम उप-परमाणु क्वांटम सिस्टम से निपट नहीं रहे हों। एक्सियन के साथ ऐसा नहीं है, जो संभावित रूप से अपनी तरंगदैर्घ्य को पूरी आकाशगंगा में फैला सकता है।

एक्सियन के बारे में दूसरी अच्छी बात यह है कि वे बोसॉन हैं। बोसॉन एक तरह का कण है जो सभी एक ही क्वांटम अवस्था को साझा कर सकते हैं, जिसका अर्थ है कि आप उनमें से जितने चाहें उतने को एक कॉम्पैक्ट वॉल्यूम में भर सकते हैं। यह फोटॉन के समान है (आप एक बॉक्स में जितना चाहें उतना प्रकाश डाल सकते हैं) और इलेक्ट्रॉन जैसे कणों से अलग है (आप बॉक्स के भर जाने से पहले केवल उतने ही प्रकाश को उसमें भर सकते हैं)।

एक्सियन के इन दो गुणों का मतलब है कि वे अपने स्वयं के (मामूली) गुरुत्वाकर्षण द्वारा एक साथ खींचे गए अविश्वसनीय रूप से उच्च घनत्व तक ढहने में असाधारण रूप से अच्छे हैं। अनिवार्य रूप से, वे एक तरह का तारा बना सकते हैं। यह पूरी तरह से अदृश्य है, कोई प्रकाश नहीं उत्सर्जित करता है और किसी भी चीज़ से संपर्क नहीं करता है, लेकिन फिर भी यह एक तारा है।

ये तारे - जिनके कई नाम हैं, जिनमें एक्सियन तारे, बोसोन तारे और डार्क तारे शामिल हैं - छोटे हो सकते हैं, लगभग सामान्य, रोज़मर्रा के तारों के समान द्रव्यमान वाले। वे विशाल भी हो सकते हैं, जो पूरे गैलेक्टिक कोर में फैले हुए हैं।

बोसोन तारों का संभावित अस्तित्व एक दोधारी तलवार है। एक तरफ, यह सीधे पता लगाना बेहद मुश्किल बना सकता है। जब तक कि कोई बोसोन तारा हमारे सौर मंडल से भटकता हुआ और पृथ्वी से होकर नहीं गुज़रता, तब तक हमारे डिटेक्टरों में एक्सियन को देखने की संभावना नहीं है।