अक्ष, एक कण जो महास्फोटाचे स्पष्टीकरण देऊ शकतो

संशोधक आणि शास्त्रज्ञांसाठी सर्वात मोठे रहस्य म्हणजे विश्वाची निर्मिती. अलीकडे, युरोपियन ऑर्गनायझेशन फॉर न्यूक्लियर रिसर्च (CERN) एक नवीन कण शोधण्यासाठी प्रयत्नशील आहे ज्याला एक्सियन म्हणून ओळखले जाते, जे प्रथमच, महास्फोटानंतर अवघ्या एका सेकंदात विश्वात घडलेल्या घटनांबद्दल माहिती देऊ शकते.

या लेखात आम्ही तुम्हाला त्याबद्दल माहिती असल्याची सर्व काही सांगणार आहोत axion, बिग बँग स्पष्ट करू शकणारा कण.

अक्ष आणि गडद पदार्थ

1970 च्या दशकात भौतिकशास्त्रज्ञ रॉबर्टो पेसेई आणि त्यांचे सहकारी हेलन क्विन यांनी सुरुवातीला सुचविलेले, अक्ष हा एक प्राथमिक कण आहे जो क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स (क्यूसीडी) मधील प्रश्नाचे निराकरण करण्याच्या उद्देशाने सैद्धांतिक फ्रेमवर्कमधून उद्भवतो, हा सिद्धांत जो क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स आणि जी क्वांटममधील परस्परसंवादाचे वर्णन करतो. . हा प्रश्न "समानता संवर्धन समस्या" चा आहे, जे सूचित करते की विशिष्ट वैशिष्ट्ये अणुसंवादाद्वारे अपरिवर्तित राहिली पाहिजेत. axion चा परिचय ही सममिती पुन्हा स्थापित करण्यासाठी एक यंत्रणा म्हणून काम करते.

axion च्या सर्वात लक्षणीय वैशिष्ट्यांपैकी एक घटक म्हणून त्याचे संभाव्य कार्य आहे गडद पदार्थ, जे विश्वाच्या एकूण वस्तुमानाच्या अंदाजे 27% प्रतिनिधित्व करते. गडद पदार्थ प्रकाश किंवा किरणोत्सर्ग उत्सर्जित करत नाही, ज्यामुळे ते त्याच्या गुरुत्वाकर्षणाच्या प्रभावामुळे अदृश्य आणि केवळ निरीक्षण करता येते. जर अक्ष अस्तित्वात असल्याचे सिद्ध झाले, तर ते संपूर्ण विश्वात विपुल असू शकतात, ज्यामुळे गडद पदार्थाच्या मायावी स्वरूपाचे अत्यंत हलके आणि शोधणे कठीण कण म्हणून समर्थन केले जाऊ शकते.

बिग बँग आणि अक्षीय कण

महाविस्फोट म्हणून ओळखला जाणारा आदिम स्फोट, ज्याने विश्वाच्या निर्मितीला सुरुवात केली, ही एक घटना आहे जी असंख्य वैश्विक मॉडेल्स आणि सिद्धांतांद्वारे तपासली जाते. असे मानले जाते की महास्फोटानंतर लगेचच विविध प्रकारचे कण आणि रेडिएशन उदयास आले. जर अक्ष अस्तित्त्वात असतील, तर ते या सुरुवातीच्या टप्प्यात मोठ्या संख्येने निर्माण झाले असतील, विश्वाच्या उत्क्रांतीत त्यांची भूमिका असेल.

एक्सियन संशोधन महत्त्वाचे आहे केवळ गडद पदार्थासाठीच नाही, तर विश्वाच्या निर्मितीच्या टप्प्यावर आपली समज सुधारण्यासाठी देखील. बिग बँगने विविध प्रकारचे कण तयार केले असल्याने, अक्षांचे संभाव्य अस्तित्व पदार्थ आणि उर्जेच्या ऐतिहासिक संघटनेबद्दल माहिती देऊ शकते.

विश्वाच्या इतिहासाबद्दल आपल्याकडे कोणती माहिती आहे?

आज, कॉस्मिक मायक्रोवेव्ह बॅकग्राउंड (सीएमबी) च्या इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक स्पेक्ट्रमच्या विश्लेषणाने शास्त्रज्ञांना जवळजवळ 14 अब्ज वर्षे मागे जाण्याची परवानगी दिली आहे जेव्हा ब्रह्मांड प्रथमच प्रोटॉन आणि इलेक्ट्रॉन्सना जोडण्यासाठी पुरेसे थंड होते परिणामी न्यूट्रल हायड्रोजनची निर्मिती झाली.

कॉस्मिक मायक्रोवेव्ह बॅकग्राउंड (सीएमबी) निरीक्षणांमध्ये सापडलेले फोटॉन बिग बँगच्या 400.000 वर्षांनंतर उत्सर्जित झाले होते, ज्यामुळे या काळापूर्वीच्या विश्वाचा इतिहास निश्चित करणे अत्यंत कठीण होते.

तथापि, ब्रिटीश संशोधकांच्या त्रिकूटाने एक सिद्धांत मांडला आहे जो अक्ष म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या कणाचे संभाव्य अस्तित्व दर्शवितो. हे विश्वाच्या इतिहासाच्या सुरुवातीच्या सेकंदादरम्यान उत्सर्जित केले जाऊ शकते. जरी हा कण काल्पनिक राहिला, तरी विश्वामध्ये अक्ष वास्तवात अस्तित्वात असू शकतो यावर विश्वास ठेवण्याची अनेक कारणे आहेत.

अक्षता म्हणजे नक्की काय?

अक्ष हे सैद्धांतिक मूलभूत कण आहेत जे, जरी काल्पनिक असले तरी, समकालीन कण सिद्धांतांमध्ये काही जटिल प्रश्न सोडवू शकतात.

अक्षाच्या उपस्थितीमुळे मजबूत CP सममितीच्या समस्येचे निराकरण करण्यात मदत होईल, जी पदार्थ आणि प्रतिपदार्थ यांच्यातील संतुलनाशी संबंधित आहे. खरं तर, ते पदार्थ आणि प्रतिपदार्थाच्या गुणधर्मांमधील उल्लेखनीय समानतेसाठी नैसर्गिक स्पष्टीकरण देऊ शकते, ब्रह्मांडातील प्रतिपदार्थावर पदार्थाच्या प्राबल्यबद्दल माहिती देत ​​असताना.

Axions गूढ "गडद पदार्थ" बद्दल माहिती देऊ शकतात, जे विश्वाचा 23% भाग बनवतो. संशोधन असे दर्शविते की हे कण बिग बँगच्या काही काळानंतर उदयास आलेल्या अदृश्य पदार्थात किंवा गडद पदार्थात योगदान देण्यासाठी सर्वात आशादायक उमेदवारांपैकी एक आहेत.

गडद पदार्थाच्या संदर्भात अक्ष आणि त्याची भूमिका

महास्फोटानंतर गडद पदार्थामध्ये मोठ्या प्रमाणात निर्माण झालेल्या अक्षांचा समावेश असू शकतो ही शक्यता लक्षात घेऊन, संशोधक शक्य तितक्या लवकर अक्षीय गडद पदार्थ ओळखण्यासाठी परिश्रमपूर्वक काम करत आहेत.

फिजिकल रिव्ह्यू डी मध्ये प्रकाशित एक पेपर सूचित करतो की गडद पदार्थ शोधण्याच्या उद्देशाने अधिक संवेदनशील उपकरणांच्या प्रगतीमुळे अनवधानाने अक्षांच्या दुसर्या निर्देशकाचा शोध होऊ शकतो, CaB म्हणून ओळखले जाते. ही संज्ञा कॉस्मिक मायक्रोवेव्ह बॅकग्राउंड (सीएमबी) शी साधर्म्य असलेली अक्ष दाखवते आणि त्याला कॉस्मिक एक्सियन बॅकग्राउंड म्हणतात. तथापि, CaB आणि गडद पदार्थ अक्षांमधील गुणधर्मांमधील समानतेमुळे, CaB सिग्नल प्रायोगिक सेटिंग्जमध्ये आवाज म्हणून डिसमिस केला जाण्याचा धोका आहे.

वैज्ञानिकांसाठी, CaB ची ओळख दुहेरी शोध दर्शवेल. हे केवळ अक्षाच्या अस्तित्वाची पुष्टी करणार नाही, तर ते वैज्ञानिक समुदायाला सुरुवातीच्या विश्वाचे नवीन अवशेष देखील प्रदान करेल. ज्या पद्धतीद्वारे CaB तयार केले गेले ते विश्वाच्या निर्मिती आणि उत्क्रांतीबद्दल आतापर्यंत अज्ञात पैलू प्रकट करू शकते.

अक्षता शोधण्याच्या पद्धती

CERN ने केलेल्या प्रयोगांचा उद्देश अक्षता शोधणे हा होता. अक्षीय कण ओळखण्यासाठी तयार केलेल्या प्रयोगामध्ये रेझोनंट मायक्रोवेव्ह पोकळ्यांचा वापर केला जातो, जो मजबूत चुंबकीय क्षेत्रामध्ये ठेवलेल्या अक्षाच्या वस्तुमानासाठी कॅलिब्रेट केला जातो. ही पद्धत सध्या वॉशिंग्टन विद्यापीठातील ADMX प्रयोगात वापरली जाते आणि axion शोधण्याची क्षमता आहे, जर गडद पदार्थ पूर्णपणे अक्षांनी बनलेला असेल.

अक्ष शोधण्याच्या अतिरिक्त पद्धतीमध्ये हेलिओस्कोपचा वापर समाविष्ट आहे, विशेषत: सूर्यामध्ये निर्माण झालेल्या अक्षांना ओळखण्यासाठी हे अत्यंत कमी पार्श्वभूमी असलेल्या एक्स-रे डिटेक्टरसह जोडलेले शक्तिशाली चुंबक वापरून साध्य केले जाते. आजपर्यंत अक्षांचा कोणताही पुरावा सापडला नसला तरी, झारागोझा विद्यापीठातील संशोधकांच्या योगदानाचा समावेश असलेल्या CAST प्रयोगाने खगोलभौतिक मर्यादांवर मात केली आहे आणि अन्वेषणासाठी पूर्वी शोध न झालेला प्रदेश खुला केला आहे.