ডার্ক ম্যাটারের রহস্য উন্মোচন করার জন্য বিজ্ঞানীরা একটি অধরা কণার সন্ধান করছেন

অস্ট্রেলিয়ান বিজ্ঞানীরা মহাবিশ্বের অন্যতম সেরা রহস্য সমাধানের দিকে অগ্রসর হচ্ছেন: অদৃশ্য অন্ধকার পদার্থের প্রকৃতি।

অর্গান এক্সপেরিমেন্ট, অস্ট্রেলিয়ার প্রথম প্রধান ডার্ক ম্যাটার ডিটেক্টর, সম্প্রতি একটি অ্যাক্সিয়ন নামক একটি অনুমানমূলক কণার জন্য একটি অনুসন্ধান সম্পন্ন করেছে - তত্ত্বগুলির মধ্যে একটি জনপ্রিয় প্রার্থী যা অন্ধকার পদার্থকে ব্যাখ্যা করার চেষ্টা করে।

ORGAN অক্ষের সম্ভাব্য বৈশিষ্ট্যগুলির উপর নতুন সীমা স্থাপন করেছে এবং এইভাবে তাদের অনুসন্ধানকে সংকুচিত করতে সাহায্য করেছে। কিন্তু আমরা নিজেদের এগিয়ে যাওয়ার আগে...

একটি গল্প দিয়ে শুরু করা যাক

প্রায় 14 বিলিয়ন বছর আগে, বস্তুর সমস্ত ছোট টুকরা - মৌলিক কণা যা পরে আপনি, গ্রহ এবং গ্যালাক্সিতে পরিণত হবে - একটি খুব ঘন, উত্তপ্ত অঞ্চলে সংকুচিত হয়েছিল।

তারপর বিগ ব্যাং ঘটে এবং সবকিছু উড়ে গেল। কণাগুলি পরমাণুতে মিলিত হয়, যা অবশেষে তারা তৈরি করতে একত্রিত হয়, যা বিস্ফোরিত হয় এবং সমস্ত ধরণের বহিরাগত পদার্থ তৈরি করে।

কয়েক বিলিয়ন বছর পরে পৃথিবী এসেছিল, যা অবশেষে মানুষ নামক ছোট জিনিস নিয়ে হামাগুড়ি দিচ্ছিল। চমৎকার গল্প, তাই না? দেখা যাচ্ছে এটি পুরো গল্প নয়; এটা অর্ধেকও না।

মানুষ, গ্রহ, নক্ষত্র এবং ছায়াপথ সবই নিয়মিত পদার্থ দিয়ে তৈরি। কিন্তু আমরা জানি নিয়মিত পদার্থ মহাবিশ্বের সমস্ত পদার্থের মাত্র এক-ষষ্ঠাংশ তৈরি করে।

বাকিটা আমরা যাকে ডার্ক ম্যাটার বলি তা দিয়ে তৈরি। আমরা এটি সম্পর্কে যা জানি তার নাম আপনাকে প্রায় সবকিছুই বলে। এটি আলো নির্গত করে না (তাই আমরা এটিকে অন্ধকার বলি), এবং এর ভর রয়েছে (তাই আমরা এটিকে পদার্থ বলি)।

যদি এটি অদৃশ্য হয়, আমরা কিভাবে জানি যে এটি সেখানে আছে?

যখন আমরা মহাকাশে জিনিসের গতিবিধি পর্যবেক্ষণ করি, তখন আমরা বারবার দেখতে পাই যে আমরা আমাদের পর্যবেক্ষণগুলিকে ব্যাখ্যা করতে পারি না যদি আমরা কেবল যা দেখতে পাই তা বিবেচনা করি।

স্পিনিং গ্যালাক্সি একটি দুর্দান্ত উদাহরণ। বেশিরভাগ গ্যালাক্সি এমন গতিতে ঘোরে যা শুধুমাত্র দৃশ্যমান পদার্থ থেকে মহাকর্ষীয় টান দ্বারা ব্যাখ্যা করা যায় না।

সুতরাং এই ছায়াপথগুলিতে অবশ্যই অন্ধকার পদার্থ থাকতে হবে, অতিরিক্ত মাধ্যাকর্ষণ প্রদান করে এবং তাদের দ্রুত ঘোরার অনুমতি দেয় - অংশগুলিকে মহাকাশে ফেলে দেওয়া ছাড়াই। আমরা মনে করি ডার্ক ম্যাটার আক্ষরিক অর্থে ছায়াপথগুলিকে একত্রিত করে।

সুতরাং মহাবিশ্বে অবশ্যই প্রচুর পরিমাণে ডার্ক ম্যাটার থাকতে হবে, যা আমরা দেখতে পাচ্ছি এমন সমস্ত জিনিসের উপর টানছে। এটাও আপনার মধ্য দিয়ে যাচ্ছে, মহাজাগতিক ভূতের মতো। আপনি শুধু এটা অনুভব করতে পারবেন না.

কিভাবে আমরা এটি সনাক্ত করতে পারে?

অনেক বিজ্ঞানী বিশ্বাস করেন যে ডার্ক ম্যাটার অক্ষ নামক অনুমানমূলক কণা দ্বারা গঠিত হতে পারে। অ্যাক্সিয়নগুলি মূলত কণা পদার্থবিদ্যার শক্তিশালী সিপি সমস্যা (যার বিষয়ে আমরা একটি সম্পূর্ণ নিবন্ধ লিখতে পারি) নামক আরেকটি বড় সমস্যার সমাধানের অংশ হিসাবে প্রস্তাবিত হয়েছিল।

যাইহোক, অ্যাক্সিন প্রস্তাবিত হওয়ার পরে, বিজ্ঞানীরা বুঝতে পেরেছিলেন যে কণাটি নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে অন্ধকার পদার্থও তৈরি করতে পারে। কারণ অক্ষগুলির নিয়মিত পদার্থের সাথে খুব দুর্বল মিথস্ক্রিয়া রয়েছে বলে আশা করা হয়, তবে এখনও কিছু ভর রয়েছে: অন্ধকার পদার্থের জন্য প্রয়োজনীয় দুটি শর্ত।

তাহলে কিভাবে আপনি axions জন্য অনুসন্ধান সম্পর্কে যান?

ঠিক আছে, যেহেতু অন্ধকার পদার্থ আমাদের চারপাশে রয়েছে বলে মনে করা হয়, তাই আমরা এখানে পৃথিবীতে ডিটেক্টর তৈরি করতে পারি। এবং, সৌভাগ্যবশত, অক্ষের পূর্বাভাস দেয় এমন তত্ত্বটিও ভবিষ্যদ্বাণী করে যে অক্ষগুলি সঠিক অবস্থায় ফোটনে (আলোর কণা) রূপান্তরিত হতে পারে।

এটি ভাল খবর, কারণ আমরা ফোটন সনাক্ত করতে দুর্দান্ত। আর ঠিক এই কাজটিই ORGAN করে। এটি অ্যাক্সিন-ফোটন রূপান্তরের জন্য সঠিক অবস্থার প্রকৌশলী করে এবং দুর্বল ফোটন সংকেতগুলির সন্ধান করে- ডিটেক্টরের মধ্য দিয়ে যাওয়া অন্ধকার পদার্থ দ্বারা উত্পন্ন আলোর সামান্য ঝলকানি।

এই ধরনের পরীক্ষাকে অ্যাক্সিয়ন হ্যালোস্কোপ বলা হয় এবং এটি প্রথম প্রস্তাবিত হয়েছিল ১৯৩০ সালে 1980s. বর্তমানে পৃথিবীতে কয়েকটি রয়েছে, প্রত্যেকটি গুরুত্বপূর্ণ উপায়ে কিছুটা আলাদা।

ডার্ক ম্যাটারে আলো জ্বলছে

একটি শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্রের উপস্থিতিতে একটি অ্যাক্সিন একটি ফোটনে রূপান্তরিত হয় বলে বিশ্বাস করা হয়। একটি সাধারণ হ্যালোস্কোপে, আমরা একটি সুপারকন্ডাক্টিং সোলেনয়েড নামক একটি বড় ইলেক্ট্রোম্যাগনেট ব্যবহার করে এই চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করি।

চৌম্বক ক্ষেত্রের অভ্যন্তরে আমরা ধাতুর এক বা একাধিক ফাঁপা চেম্বার রাখি, যেগুলি ফোটনগুলিকে ফাঁদে ফেলার জন্য এবং তাদের ভিতরের চারপাশে বাউন্স করে, তাদের সনাক্ত করা সহজ করে তোলে।

যাইহোক, একটি হেঁচকি আছে. যে সমস্ত কিছুর তাপমাত্রা রয়েছে তা প্রতিনিয়ত আলোর ছোট এলোমেলো ফ্ল্যাশ নির্গত করে (যার কারণে তাপীয় ইমেজিং ক্যামেরা কাজ করে)। এই এলোমেলো নির্গমন, বা শব্দ, আমরা যে ক্ষীণ অন্ধকার পদার্থের সংকেতগুলি খুঁজছি তা সনাক্ত করা কঠিন করে তোলে।

এটিকে ঘিরে কাজ করার জন্য, আমরা আমাদের রেজোনেটরকে একটি পাতলা রেফ্রিজারেটরে রেখেছি। এই অভিনব ফ্রিজ পরীক্ষাটিকে ক্রায়োজেনিক তাপমাত্রায় শীতল করে, প্রায় −273°C, যা শব্দকে ব্যাপকভাবে হ্রাস করে।

পরীক্ষাটি যত ঠান্ডা হবে, অন্ধকার পদার্থের রূপান্তরের সময় উত্পাদিত ম্লান ফোটনগুলির জন্য আমরা ততই ভাল "শুনতে" পারি।

টার্গেটিং ভর অঞ্চল

একটি নির্দিষ্ট ভরের একটি অক্ষ একটি নির্দিষ্ট ফ্রিকোয়েন্সি বা রঙের ফোটনে রূপান্তরিত হবে। কিন্তু যেহেতু অক্ষের ভর অজানা, পরীক্ষাগুলিকে অবশ্যই তাদের অনুসন্ধানকে বিভিন্ন অঞ্চলে লক্ষ্য করতে হবে, যেখানে অন্ধকার পদার্থের অস্তিত্বের সম্ভাবনা বেশি বলে মনে করা হয় সেগুলির উপর ফোকাস করে।

যদি কোনও অন্ধকার পদার্থের সংকেত না পাওয়া যায়, তাহলে হয় পরীক্ষাটি গোলমালের উপরে সংকেত শোনার জন্য যথেষ্ট সংবেদনশীল নয়, বা সংশ্লিষ্ট অক্ষীয় ভর অঞ্চলে কোনও অন্ধকার পদার্থ নেই।

যখন এটি ঘটে, আমরা একটি "বর্জনের সীমা" সেট করি - যা বলার একটি উপায় "আমরা এই ভর পরিসরে, সংবেদনশীলতার এই স্তরে কোনও অন্ধকার পদার্থ খুঁজে পাইনি।" এটি বাকি অন্ধকার বিষয় গবেষণা সম্প্রদায়কে তাদের অনুসন্ধানগুলিকে অন্য কোথাও নির্দেশ করতে বলে।

ORGAN তার লক্ষ্যযুক্ত ফ্রিকোয়েন্সি পরিসরে সবচেয়ে সংবেদনশীল পরীক্ষা। এর সাম্প্রতিক দৌড়ে কোন অন্ধকার বিষয়ের সংকেত সনাক্ত করা যায়নি। এই ফলাফল সম্ভাব্য বৈশিষ্ট্যের উপর একটি গুরুত্বপূর্ণ বর্জনের সীমা নির্ধারণ করেছে অক্ষের.

অক্ষ অনুসন্ধানের জন্য এটি বহু-বছরের পরিকল্পনার প্রথম ধাপ। আমরা বর্তমানে পরবর্তী পরীক্ষার প্রস্তুতি নিচ্ছি, যা আরও সংবেদনশীল হবে এবং একটি নতুন, এখনও অনাবিষ্কৃত ভর পরিসরকে লক্ষ্য করবে।

কিন্তু ডার্ক ম্যাটার কেন গুরুত্বপূর্ণ?

ঠিক আছে, এক জন্য, আমরা ইতিহাস থেকে জানি যে আমরা যখন মৌলিক পদার্থবিজ্ঞানে বিনিয়োগ করি, তখন আমরা গুরুত্বপূর্ণ প্রযুক্তি বিকাশ করি। উদাহরণস্বরূপ, সমস্ত আধুনিক কম্পিউটিং আমাদের কোয়ান্টাম মেকানিক্স বোঝার উপর নির্ভর করে।

আমরা কখনই বিদ্যুৎ বা রেডিও তরঙ্গ আবিষ্কার করতে পারতাম না, যদি আমরা এমন জিনিসগুলি অনুসরণ না করতাম যা সেই সময়ে আমাদের বোঝার বাইরে অদ্ভুত শারীরিক ঘটনা বলে মনে হয়েছিল। ডার্ক ম্যাটার একই।

মহাবিশ্বের মাত্র এক-ষষ্ঠাংশ বোঝার মাধ্যমে মানুষ যা কিছু সম্পন্ন করেছে তা বিবেচনা করুন - এবং কল্পনা করুন যে আমরা বাকিটা আনলক করলে আমরা কী করতে পারি।

এই নিবন্ধটি থেকে পুনঃপ্রকাশ করা হয় কথোপকথোন ক্রিয়েটিভ কমন্স লাইসেন্সের অধীনে। পর এটা মূল নিবন্ধ.

চিত্র ক্রেডিট: ইলাস্ট্রিস সহযোগিতা