ব্ল্যাক ম্যাটার কি? অন্ধকার বিষয় তত্ত্ব

2024 লেখক: Henry Conors | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-02-12 04:22

কোনটি প্রথমে এসেছে: ডিম না মুরগি? সারা বিশ্বের বিজ্ঞানীরা কয়েক দশক ধরে এই সহজ প্রশ্নটির সাথে লড়াই করছেন। মহাবিশ্ব সৃষ্টির মুহুর্তে একেবারে শুরুতে কী ছিল তা নিয়েও একই রকম প্রশ্ন উঠে। কিন্তু এটা কি এই সৃষ্টি, নাকি মহাবিশ্বগুলি চক্রাকার বা অসীম? মহাকাশে কালো পদার্থ কী এবং এটি সাদা পদার্থ থেকে কীভাবে আলাদা? বিভিন্ন ধরণের ধর্মকে একপাশে ফেলে, আসুন বৈজ্ঞানিক দৃষ্টিকোণ থেকে এই প্রশ্নের উত্তরগুলির কাছে যাওয়ার চেষ্টা করি। গত কয়েক বছর ধরে, বিজ্ঞানীরা অচিন্তনীয় কাজটি করতে পেরেছেন। সম্ভবত ইতিহাসে প্রথমবারের মতো, তাত্ত্বিক পদার্থবিদদের গণনা পরীক্ষামূলক পদার্থবিদদের গণনার সাথে একমত হয়েছিল। কয়েক বছর ধরে বৈজ্ঞানিক সম্প্রদায়ের কাছে বিভিন্ন তত্ত্ব উপস্থাপন করা হয়েছে। কমবেশি নির্ভুলভাবে, অভিজ্ঞতামূলক উপায়ে, কখনও কখনও আধা-বৈজ্ঞানিকভাবে, যাইহোক, তাত্ত্বিক গণনাকৃত ডেটা পরীক্ষা-নিরীক্ষার দ্বারা নিশ্চিত করা হয়েছে, কিছু এমনকি এক ডজন বছরেরও বেশি বিলম্বের (উদাহরণস্বরূপ হিগস বোসন)।

ডার্ক ম্যাটার - কালো শক্তি

এমন অনেক তত্ত্ব আছে, যেমন: স্ট্রিং থিওরি, বিগ ব্যাং থিওরি, সাইক্লিক ইউনিভার্স থিওরি, প্যারালাল ইউনিভার্স থিওরি, মডিফাইড নিউটনিয়ান ডায়নামিক্স (MOND), F. Hoyle এবং অন্যান্য. যাইহোক, বর্তমানে, একটি ক্রমাগত সম্প্রসারণশীল এবং বিকশিত মহাবিশ্বের তত্ত্বটি সাধারণত গৃহীত বলে বিবেচিত হয়, যার থিসিসগুলি বিগ ব্যাং ধারণার কাঠামোর মধ্যে উপযুক্ত। একই সময়ে, আধা-অভিজ্ঞতামূলকভাবে (অর্থাৎ, অভিজ্ঞতাগতভাবে, কিন্তু বড় সহনশীলতার সাথে এবং মাইক্রোকসমের কাঠামোর বিদ্যমান আধুনিক তত্ত্বের উপর ভিত্তি করে), ডেটা প্রাপ্ত হয়েছিল যে আমাদের কাছে পরিচিত সমস্ত মাইক্রোকণাগুলি মোট আয়তনের মাত্র 4.02% তৈরি করে। মহাবিশ্বের সমগ্র রচনা। এটি তথাকথিত "ব্যারিয়ন ককটেল", বা ব্যারিওনিক পদার্থ। যাইহোক, আমাদের মহাবিশ্বের সিংহভাগ (95% এর বেশি) একটি ভিন্ন পরিকল্পনা, বিভিন্ন রচনা এবং বৈশিষ্ট্যের পদার্থ। এটি তথাকথিত কালো পদার্থ এবং কালো শক্তি। তারা ভিন্নভাবে আচরণ করে: তারা বিভিন্ন ধরণের প্রতিক্রিয়াতে ভিন্নভাবে প্রতিক্রিয়া দেখায়, বিদ্যমান প্রযুক্তিগত উপায়ে স্থির করা হয় না এবং পূর্বে অনাবিষ্কৃত বৈশিষ্ট্যগুলি প্রদর্শন করে। এর থেকে আমরা উপসংহারে আসতে পারি যে হয় এই পদার্থগুলি পদার্থবিদ্যার অন্যান্য নিয়ম মেনে চলে (নন-নিউটনিয়ান পদার্থবিদ্যা, নন-ইউক্লিডীয় জ্যামিতির একটি মৌখিক অ্যানালগ), অথবা আমাদের বিজ্ঞান ও প্রযুক্তির বিকাশের স্তরটি গঠনের প্রাথমিক পর্যায়ে।

ব্যারিয়ন কি?

দৃঢ় মিথস্ক্রিয়াগুলির বর্তমান কোয়ার্ক-গ্লুয়ন মডেল অনুসারে, মাত্র ষোলটি প্রাথমিক কণা রয়েছে (এবং হিগস বোসনের সাম্প্রতিক আবিষ্কার এটি নিশ্চিত করে): কোয়ার্কের ছয় প্রকার (স্বাদ), আটটি গ্লুয়ন এবং দুটি বোসন। Baryons একটি শক্তিশালী মিথস্ক্রিয়া সঙ্গে ভারী প্রাথমিক কণা হয়. এদের মধ্যে সবচেয়ে বিখ্যাত হল কোয়ার্ক, প্রোটন এবং নিউট্রন। এই ধরনের পদার্থের পরিবার, মধ্যে ভিন্নঘূর্ণন, ভর, তাদের "রঙ" এবং সেইসাথে "আলোচনা", "অদ্ভুততা" এর সংখ্যাগুলি যাকে আমরা ব্যারিওনিক পদার্থ বলি তার বিল্ডিং ব্লক। কালো (অন্ধকার) পদার্থ, যা মহাবিশ্বের মোট গঠনের 21.8% তৈরি করে, এতে অন্যান্য কণা থাকে যা ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণ নির্গত করে না এবং এটির সাথে কোনোভাবেই প্রতিক্রিয়া করে না। অতএব, অন্তত সরাসরি পর্যবেক্ষণের জন্য, এবং আরও বেশি করে এই জাতীয় পদার্থের নিবন্ধনের জন্য, প্রথমে তাদের পদার্থবিদ্যা বোঝা এবং তারা যে আইনগুলি মেনে চলে তার সাথে একমত হওয়া প্রয়োজন। অনেক আধুনিক বিজ্ঞানী বর্তমানে সারা বিশ্বের গবেষণা প্রতিষ্ঠানে এটি করছেন৷

সবচেয়ে সম্ভাব্য বিকল্প

কোন পদার্থকে সম্ভাব্য হিসেবে বিবেচনা করা হয়? শুরু করার জন্য, এটি উল্লেখ করা উচিত যে শুধুমাত্র দুটি সম্ভাব্য বিকল্প আছে। জিআর এবং এসআরটি (সাধারণ এবং বিশেষ আপেক্ষিকতা) অনুসারে, গঠনের দিক থেকে, এই পদার্থটি বেরিয়ন এবং নন-বেরিয়ন ডার্ক ম্যাটার (কালো) উভয়ই হতে পারে। বিগ ব্যাং-এর মূল তত্ত্ব অনুসারে, বিদ্যমান যেকোন পদার্থকে বেরিয়ন আকারে উপস্থাপন করা হয়। এই থিসিস অত্যন্ত উচ্চ নির্ভুলতা সঙ্গে প্রমাণিত হয়েছে. বর্তমানে, বিজ্ঞানীরা সিঙ্গুলারিটি বিস্ফোরণের এক মিনিট পরে গঠিত কণাগুলিকে ধরতে শিখেছেন, অর্থাৎ, বস্তুর একটি অতি ঘনত্বের অবস্থার বিস্ফোরণের পরে, যার শরীরের ভর অসীমের দিকে ঝুঁকছে এবং দেহের মাত্রা শূন্যের দিকে ঝুঁকছে। ব্যারিয়ন কণাগুলির সাথে দৃশ্যকল্পটি সবচেয়ে সম্ভাব্য, কারণ তাদের থেকেই আমাদের মহাবিশ্ব গঠিত এবং তাদের মাধ্যমেই এর সম্প্রসারণ অব্যাহত রয়েছে। কালো পদার্থ,এই অনুমান অনুসারে, এটি মৌলিক কণা নিয়ে গঠিত যা সাধারণত নিউটনীয় পদার্থবিজ্ঞান দ্বারা গৃহীত হয়, কিন্তু কিছু কারণে দুর্বলভাবে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক উপায়ে মিথস্ক্রিয়া করে। এ কারণে ডিটেক্টররা তাদের সনাক্ত করতে পারে না।

এটা এত সহজে যাচ্ছে না

এই দৃশ্যটি অনেক বিজ্ঞানীর পক্ষে উপযুক্ত, কিন্তু উত্তরের চেয়ে আরও প্রশ্ন রয়েছে। যদি কালো এবং সাদা উভয় পদার্থই শুধুমাত্র বেরিয়ন দ্বারা উপস্থাপিত হয়, তাহলে প্রাথমিক নিউক্লিওসিন্থেসিসের ফলে ভারী বস্তুর শতাংশ হিসাবে হালকা ব্যারিয়নের ঘনত্ব মহাবিশ্বের প্রাথমিক জ্যোতির্বিদ্যাগত বস্তুর মধ্যে ভিন্ন হওয়া উচিত। এবং পরীক্ষামূলকভাবে, আমাদের ছায়াপথে একটি ভারসাম্যপূর্ণ সংখ্যক বৃহৎ মহাকর্ষীয় বস্তুর উপস্থিতি, যেমন ব্ল্যাক হোল বা নিউট্রন তারা, আমাদের মিল্কিওয়ের হ্যালোর ভরের ভারসাম্য বজায় রাখার জন্য প্রকাশ করা হয়নি। যাইহোক, একই নিউট্রন তারা, অন্ধকার গ্যালাকটিক হ্যালোস, ব্ল্যাক হোল, সাদা, কালো এবং বাদামী বামন (তারা তাদের জীবনচক্রের বিভিন্ন পর্যায়ে), সম্ভবত ডার্ক ম্যাটারের অংশ যা ডার্ক ম্যাটার দিয়ে তৈরি। কালো শক্তি তাদের ভরাট পরিপূরক করতে পারে, যার মধ্যে প্রিওন, কোয়ার্ক এবং কিউ তারার মতো ভবিষ্যদ্বাণীকৃত অনুমানমূলক বস্তুগুলিও অন্তর্ভুক্ত।

নন-ব্যারিওনিক প্রার্থী

দ্বিতীয় দৃশ্যকল্পটি একটি নন-ব্যারিওনিক উত্সকে বোঝায়। এখানে, বিভিন্ন ধরনের কণা প্রার্থী হিসাবে কাজ করতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, হালকা নিউট্রিনো, যার অস্তিত্ব ইতিমধ্যে বিজ্ঞানীরা প্রমাণ করেছেন। যাইহোক, তাদের ভর, একশতাংশের ক্রম অনুসারেদশ-হাজারতম eV (ইলেক্ট্রন-ভোল্ট), প্রয়োজনীয় জটিল ঘনত্বের অপ্রাপ্যতার কারণে কার্যত তাদের সম্ভাব্য কণা থেকে বাদ দেয়। কিন্তু ভারী নিউট্রিনো, ভারী লেপটনের সাথে যুক্ত, কার্যত স্বাভাবিক অবস্থায় দুর্বল মিথস্ক্রিয়ায় নিজেদেরকে প্রকাশ করে না। এই জাতীয় নিউট্রিনোগুলিকে জীবাণুমুক্ত বলা হয়; একটি eV-এর এক দশমাংশ পর্যন্ত তাদের সর্বোচ্চ ভরের সাথে, তারা অন্ধকার পদার্থের কণার জন্য প্রার্থী হওয়ার সম্ভাবনা বেশি। কোয়ান্টাম ক্রোমোডাইনামিক্স এবং স্ট্যান্ডার্ড মডেলে সমস্যা সমাধানের জন্য অক্ষ এবং মহাজাগতিক কৃত্রিমভাবে ভৌত সমীকরণে প্রবর্তন করা হয়েছে। অন্য একটি স্থিতিশীল সুপারসিমেট্রিক কণা (SUSY-LSP) এর সাথে, তারা প্রার্থী হিসাবে ভালভাবে যোগ্যতা অর্জন করতে পারে, যেহেতু তারা ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক এবং শক্তিশালী মিথস্ক্রিয়ায় অংশগ্রহণ করে না। যাইহোক, নিউট্রিনোর বিপরীতে, তারা এখনও অনুমানমূলক, তাদের অস্তিত্ব এখনও প্রমাণ করা দরকার।

ব্ল্যাক ম্যাটার তত্ত্ব

মহাবিশ্বে ভরের অভাব এই স্কোরের বিভিন্ন তত্ত্বের জন্ম দেয়, যার মধ্যে কিছু বেশ সামঞ্জস্যপূর্ণ। উদাহরণস্বরূপ, তত্ত্ব যে সাধারণ মাধ্যাকর্ষণ সর্পিল ছায়াপথে তারার অদ্ভুত এবং অতি দ্রুত ঘূর্ণন ব্যাখ্যা করতে সক্ষম নয়। এই ধরনের গতিতে, তারা কেবল এটি থেকে উড়ে যাবে, যদি না হয় কোন ধরণের হোল্ডিং ফোর্স, যা এখনও নিবন্ধন করা সম্ভব নয়। তত্ত্বের অন্যান্য থিসিসগুলি পার্থিব পরিস্থিতিতে WIMPs (প্রাথমিক সাবকণাগুলির বিশাল বৈদ্যুতিকভাবে মিথস্ক্রিয়াকারী কণা-অংশীদার, সুপারসিমেট্রিক এবং সুপারহেভি - অর্থাৎ আদর্শ প্রার্থী) পাওয়ার অসম্ভবতা ব্যাখ্যা করে, কারণ তারা এন-ডাইমেনশনে বাস করে, যা আমাদের তিনটি থেকে আলাদা। মাত্রিক এককালুজা-ক্লেইন তত্ত্ব অনুসারে, এই ধরনের পরিমাপ আমাদের কাছে উপলব্ধ নয়।

পরিবর্তনকারী তারা

আরেকটি তত্ত্ব বর্ণনা করে কিভাবে পরিবর্তনশীল নক্ষত্র এবং কালো পদার্থ একে অপরের সাথে যোগাযোগ করে। এই ধরনের নক্ষত্রের উজ্জ্বলতা শুধুমাত্র অভ্যন্তরে ঘটে যাওয়া আধিভৌতিক প্রক্রিয়াগুলির কারণেই নয় (স্পন্দন, ক্রোমোস্ফিয়ারিক কার্যকলাপ, বিশিষ্টতা নির্গমন, বাইনারি স্টার সিস্টেমে স্পিলওভার এবং গ্রহন, সুপারনোভা বিস্ফোরণ), কিন্তু অন্ধকার পদার্থের অস্বাভাবিক বৈশিষ্ট্যের কারণেও।

WARP ড্রাইভ

একটি তত্ত্ব অনুসারে, কাল্পনিক WARP প্রযুক্তিতে (WARP ইঞ্জিন) চালিত মহাকাশযানের সাবস্পেস ইঞ্জিনগুলির জন্য ডার্ক ম্যাটারকে জ্বালানী হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। সম্ভাব্যভাবে, এই ধরনের ইঞ্জিনগুলি জাহাজটিকে আলোর গতির চেয়ে বেশি গতিতে চলতে দেয়। তাত্ত্বিকভাবে, তারা জাহাজের সামনে এবং পিছনে স্থানটিকে বাঁকতে সক্ষম হয় এবং এটিকে একটি শূন্যে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গ ত্বরান্বিত করার চেয়েও দ্রুত গতিতে সরাতে সক্ষম হয়। জাহাজটি নিজেই স্থানীয়ভাবে ত্বরান্বিত হয় না - কেবল এটির সামনের স্থানিক ক্ষেত্রটি বাঁকানো হয়। অনেক ফ্যান্টাসি গল্প এই প্রযুক্তি ব্যবহার করে, যেমন স্টার ট্রেক সাগা।

স্থলজ অবস্থার বৃদ্ধি

পৃথিবীতে ব্ল্যাক ম্যাটার তৈরি এবং পাওয়ার চেষ্টা এখনও সফল হয়নি। বর্তমানে, পরীক্ষাগুলি LHC (লার্জ অ্যান্ড্রন কোলাইডার) এ পরিচালিত হচ্ছে, ঠিক যেখানে হিগস বোসন প্রথম রেকর্ড করা হয়েছিল, সেইসাথে অন্যান্য, কম শক্তিশালী, লিনিয়ার কোলাইডার সহ অনুসন্ধান করা হচ্ছে।স্থিতিশীল, কিন্তু ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক্যালি দুর্বলভাবে প্রাথমিক কণার অংশীদার মিথস্ক্রিয়া করে। যাইহোক, ফোটিনো, না গ্রাভিটিনো, না হিগসিনো, না স্নিউট্রিনো (নিউট্রালিনো), বা অন্যান্য WIMP গুলি এখনও পাওয়া যায়নি। বিজ্ঞানীদের একটি প্রাথমিক সতর্ক অনুমান অনুসারে, পার্থিব পরিস্থিতিতে এক মিলিগ্রাম ডার্ক ম্যাটার পেতে, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে বছরে যে পরিমাণ শক্তি খরচ হয় তার সমপরিমাণ শক্তি প্রয়োজন৷