डार्क मैटर कणों के लिए पहली प्रोफ़ाइल

बड़े पैमाने पर कारावास अगले कुछ वर्षों के भीतर साक्ष्य प्रदान कर सकता है

डार्क मैटर किस चीज से बना है यह अभी भी हैरान करने वाला है क्योंकि यह केवल इसके गुरुत्वाकर्षण प्रभाव से सिद्ध हो सकता है, जैसा कि यहां (नीला) बुलेट गैलेक्सी क्लस्टर में है। © नासा / सीएक्ससी / एम। सफेद
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प्रकाश लेकिन कई: भौतिकविदों ने पहली बार कुल्हाड़ियों के एक प्रोफाइल को संकलित किया है - संभावित काले पदार्थ के कण। सुपरकंप्यूटर की मदद से, उन्होंने निर्धारित किया कि बिग बैंग के बाद इनमें से कितने काल्पनिक कण बनाए गए थे और उन्हें कितना भारी होना था। कुल्हाड़ियों का द्रव्यमान इसलिए एक क्षेत्र में है जिसे जल्द ही डिटेक्टरों के साथ पता लगाया जा सकता है, जैसा कि शोधकर्ताओं ने "प्रकृति" पत्रिका में रिपोर्ट किया है।

भौतिक विज्ञानी उन कणों की खोज कर रहे हैं जो वर्षों से काले पदार्थ बनाते हैं - अब तक व्यर्थ। हालांकि हमारे ब्रह्मांड में चार-चौथाई पदार्थ डार्क मैटर है। लेकिन क्योंकि यह पदार्थ केवल गुरुत्वाकर्षण के माध्यम से बाकी ब्रह्मांडों के साथ बातचीत करता है, इसलिए इसकी वास्तविक प्रकृति का पता लगाना कठिन है। यह केवल स्पष्ट लगता है कि उन्हें ऐसे कण होने चाहिए जो अभी तक कण भौतिकी के मानक मॉडल में शामिल नहीं हैं।

WIMP का कोई निशान नहीं

अब तक के सबसे होनहार उम्मीदवार "कमजोर अंतःक्रियात्मक द्रव्य कण" (WIMPs) थे। वर्तमान सिद्धांत के अनुसार, इन कणों को बहुत बड़े पैमाने पर होना चाहिए और अपने स्वयं के एंटीपार्टिकल्स की तरह व्यवहार करना चाहिए: वे टकराते हैं, एक दूसरे को बुझाते हैं और गामा किरणों को छोड़ते हैं।

वास्तव में, कई उपकरणों ने पहले ही मिल्की वे के दिल में और बौने आकाशगंगाओं के केंद्र से इस तरह के गामा विकिरण की अधिकता का पता लगाया है। लेकिन क्योंकि सामान्य ब्रह्मांडीय घटनाएं भी इस तरह के विकिरण को छोड़ती हैं, यह एक WIMP प्रूफ के लिए पर्याप्त नहीं है। एक डिटेक्टर जिसे WIMPs के प्रत्यक्ष निशान को पंजीकृत करना चाहिए, उसने अपने जीवन के अंत तक एक संकेत पंजीकृत नहीं किया है।

गूढ़ समय समरूपता

लेकिन एक और उम्मीदवार है: एक्सियन। इस काल्पनिक कण को ​​लंबे समय से मजबूत परमाणु शक्ति की आश्चर्यजनक संपत्ति के लिए एक संभावित स्पष्टीकरण माना जाता है - बल जो प्रोटॉन और न्यूट्रॉन में क्वार्क को एक साथ रखता है। आम तौर पर, यह बल, जिसे क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स के रूप में भी वर्णित किया गया है, को समय के साथ-साथ अन्य सभी मूल बलों में असममित होना होगा: प्रदर्शन

डब्ल्यूआईएमपी के अलावा, एक्सिस (ए 0 ) को डार्क मैटर के कणों के लिए उम्मीदवार माना जाता है। बिग बैंग के लगभग तीन बिलियन साल बाद डार्क मैटर के नकली वितरण से पहले। वीर द कन्या कंसोर्टियम / अलेक्जेंड्रे एंबल्ड / ईएसए

"सैद्धांतिक विचारों से, ऐसा प्रतीत होता है कि क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स में तथाकथित टोपोलॉजिकल क्वांटम उतार-चढ़ाव होते हैं, जो कि समय के उलट आक्रमण का एक अस्पष्ट उल्लंघन करना चाहिए, " डॉयचेस एलेक्ट्रोकेन सिनक्रोट्रॉन (डीएसवाई) के सह-लेखक और एंडिस रिंगवाल कहते हैं। इस परमाणु शक्ति के संदर्भ में कुछ प्रक्रियाएं इसलिए पिछड़ों की तुलना में एक अलग तरीके से आगे बढ़ना चाहिए। हालाँकि, ऐसा प्रतीत नहीं होता है कि कम से कम seem अब तक प्रयोग में नहीं देखा जा सकता है।

दोनों समस्याओं के समाधान के रूप में धुरी?

रहस्यमय समय समरूपता और डार्क मैटर दोनों को क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स (क्यूसीडी) the के नियमों का विस्तार करके और अक्षों के अस्तित्व को समझाते हुए समझाया जा सकता है। यदि इस कण का द्रव्यमान और विशेषताएं टोपोलॉजिकल क्वांटम उतार-चढ़ाव की ताकत पर निर्भर करती हैं, तो वे उनके लिए क्षतिपूर्ति कर सकते हैं sym यह समय समरूपता को संभव बनाता है। इसी समय, कुल्हाड़ी काले पदार्थ के कण भी हो सकते हैं।

प्रयोगात्मक रूप से काल्पनिक अक्षीय स्थिति को साबित करने में सक्षम होने के लिए, किसी को अपने द्रव्यमान का आकार कम से कम जानना चाहिए। खोज क्षेत्र की इस तरह की संकीर्णता अब बुडापेस्ट और उसके सहयोगियों में फोर्सचुंग्सजेंट्रम जोलिच और इल्टवस यूनिवर्सिट के ज़ोल्टन फोडर द्वारा प्राप्त की गई है।

Forschungszentrum Jichlich में सुपरकंप्यूटर JUQUEEN ने विस्तृत गणना संभव की। FZ J lich

उनके अध्ययन के लिए, शोधकर्ताओं ने बिग बैंग के बाद सीधे शर्तों के तहत अंतरिक्ष-समय के क्वांटम राज्यों का अनुकरण करने के लिए जॉलीक सुपरकंप्यूटर JUQUEEN (BlueGene / Q) का उपयोग किया। सिद्धांत के अनुसार, अक्षों का द्रव्यमान उस आवृत्ति के समानुपाती होना चाहिए, जिसके साथ प्रारंभिक ब्रह्मांड की स्थलाकृतिक संख्या बदल गई। हालांकि, यह केवल सबसे शक्तिशाली सुपर कंप्यूटरों के साथ ही संभव है।

अगले कुछ वर्षों के भीतर उपलब्ध सबूत

परिणाम अब तक की सबसे विशिष्ट जानकारी प्रदान करते हैं जिसमें बड़े पैमाने पर अक्षों की खोज सबसे अधिक आशाजनक है। इस प्रकार, एक अक्षीय में 50 और 1, 500 माइक्रोएलेट्रॉन वोल्ट के बीच एक द्रव्यमान होना चाहिए। यह एक इलेक्ट्रॉन detect की तुलना में दस अरब गुना आसान होगा और कई नियोजित डिटेक्टरों के साथ पता लगाने योग्य है।

"उम्मीद है कि प्रस्तुत परिणाम इन कणों की खोज के लिए एक दौड़ का नेतृत्व करेंगे, " फोडर कहते हैं। यदि कुल्हाड़ियों मौजूद हैं, तो उन्हें या तो प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि की जा सकती है या अगले कुछ वर्षों के भीतर बाहर कर दिया जा सकता है।

किसी भी स्थिति में, पर्याप्त अक्षों को वहां होना होगा: सिमुलेशन के अनुसार, ब्रह्मांड के प्रत्येक घन सेंटीमीटर में लगभग दस मिलियन हैं - औसतन। हमारे स्थानीय मिल्की वे वातावरण में, प्रति घन सेंटीमीटर ट्रिलियन अक्षों जितना होगा, क्योंकि यहाँ अन्तरिक्षीय अंतरिक्ष की तुलना में डार्क मैटर अधिक संकेन्द्रित है। (प्रकृति, २०१६; doi: १०.१०३ do / प्रकृति २०१५)

(प्रकृति / DESY, 03.11.2016 - NPO)