'भारी' डार्क मैटर ब्रह्मांड के बारे में हमारी समझ को नष्ट कर देगा

Science साइंस: नए शोध से पता चलता है कि डार्क मैटर बहुत भारी नहीं हो सकता है, अन्यथा यह ब्रह्मांड के हमारे सबसे अच्छे मॉडल को तोड़ सकता है। हमारे पास इस बात के बहुत सारे सबूत हैं कि ब्रह्मांड में कुछ गड़बड़ हो रही है। आकाशगंगाओं के भीतर तारे बहुत तेज़ी से परिक्रमा करते हैं। आकाशगंगाएँ समूहों के अंदर बहुत तेज़ी से घूमती हैं। संरचनाएँ बहुत तेज़ी से बढ़ती और विकसित होती हैं। अगर हम सिर्फ़ उस पदार्थ को गिनें जिसे हम देख सकते हैं, तो इन सभी व्यवहारों को समझाने के लिए पर्याप्त गुरुत्वाकर्षण नहीं है।

ज़्यादातर ब्रह्मांड विज्ञानियों का मानना ​​है कि इन सभी घटनाओं को डार्क मैटर की मौजूदगी के ज़रिए समझाया जा सकता है, जो पदार्थ का एक काल्पनिक रूप है जो बहुत बड़ा है, विद्युत रूप से तटस्थ है और शायद ही कभी सामान्य पदार्थ के साथ बातचीत करता है। यह डार्क मैटर ब्रह्मांड में अधिकांश द्रव्यमान बनाता है, जो चमकदार पदार्थ की मात्रा से कहीं ज़्यादा है। डार्क मैटर की पहचान एक रहस्य बनी हुई है, क्योंकि एक आवारा, दुर्लभ टकराव का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किए गए प्रयोग कुछ भी पता लगाने में विफल रहे हैं। लेकिन इन प्रयोगों ने एक विशिष्ट द्रव्यमान सीमा को लक्षित करने पर ध्यान केंद्रित किया है: लगभग 10 से 1,000 गीगा-इलेक्ट्रॉन वोल्ट (GeV)। (एक GeV 1 बिलियन इलेक्ट्रॉन वोल्ट के बराबर है।) यह सबसे भारी ज्ञात कणों की सीमा में है, जैसे कि W बोसोन और टॉप क्वार्क। दशकों से, सिद्धांतकारों ने इस द्रव्यमान सीमा का समर्थन किया है क्योंकि कण भौतिकी के मानक मॉडल के कई सरल विस्तारों ने ऐसे कणों के अस्तित्व की भविष्यवाणी की थी।

चूँकि हमें अभी तक कुछ भी नहीं मिला है, इसलिए हम सोचने लगे हैं कि क्या डार्क मैटर हमारे विचार से हल्का या भारी हो सकता है। लेकिन प्रीप्रिंट डेटाबेस arXiv में प्रकाशित एक नए पेपर के अनुसार, भारी डार्क मैटर कुछ गंभीर मुद्दों में फंस जाता है।

समस्या यह है कि डार्क मैटर कभी-कभी सामान्य मैटर के साथ बातचीत करता है, भले ही बहुत कम ही हो। लेकिन शुरुआती ब्रह्मांड में, जब ब्रह्मांड बहुत गर्म और सघन था, तो ये बातचीत बहुत अधिक बार होती थी। आखिरकार, जैसे-जैसे ब्रह्मांड का विस्तार और ठंडा हुआ, ये बातचीत धीमी हो गई और फिर बंद हो गई, जिससे डार्क मैटर "जम गया" और पृष्ठभूमि में चुप हो गया।

हालांकि संभावित डार्क मैटर उम्मीदवारों के कई, कई मॉडल हैं, उनमें से कई हिग्स बोसोन से जुड़े आदान-प्रदान के माध्यम से नियमित कणों के साथ अंतःक्रिया करते हैं - एक मौलिक कण जो लगभग सभी अन्य कणों के साथ अंतःक्रिया करता है और उन अंतःक्रियाओं के माध्यम से उन कणों को द्रव्यमान प्रदान करता है।