ਡਾਰਕ ਐਨਰਜੀ ਅਤੇ ਡਾਰਕ ਮੈਟਰ ਬਾਰੇ ਸਿਧਾਂਤ
ਅਸੀਂ ਜਿਸ ਬ੍ਰਹਿਮੰਡ ਨੂੰ ਦੇਖਦੇ ਹਾਂ—ਤਾਰੇ, ਗ੍ਰਹਿ, ਇੰਟਰਸਟੈਲਰ ਗੈਸ, ਅਤੇ ਗਲੈਕਸੀਆਂ—ਉਹ ਬ੍ਰਹਿਮੰਡ ਦੇ ਸਿਰਫ਼ ਇੱਕ ਛੋਟੇ ਜਿਹੇ ਹਿੱਸੇ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦੇ ਹਨ। 20ਵੀਂ ਸਦੀ ਦੇ ਅਖੀਰ ਤੋਂ, ਬ੍ਰਹਿਮੰਡ ਵਿਗਿਆਨੀਆਂ ਨੂੰ ਇਹ ਯਕੀਨ ਹੋ ਗਿਆ ਹੈ ਕਿ ਬ੍ਰਹਿਮੰਡ ਦਾ ਸਭ ਤੋਂ ਵੱਡਾ ਹਿੱਸਾ ਅਸਲ ਵਿੱਚ ਸਾਡੇ ਲਈ ਅਦਿੱਖ ਹੈ। ਇਸ ਚਰਚਾ ਵਿੱਚ ਦੋ ਸ਼ਬਦ ਜੋ ਅਕਸਰ ਉੱਠਦੇ ਹਨ ਉਹ ਹਨ ਡਾਰਕ ਮੈਟਰ ਅਤੇ ਡਾਰਕ ਐਨਰਜੀ। ਦੋਵੇਂ "ਡਾਰਕ" ਹਨ ਕਿਉਂਕਿ ਉਹ ਰੌਸ਼ਨੀ ਨੂੰ ਇਸ ਤਰੀਕੇ ਨਾਲ ਨਹੀਂ ਛੱਡਦੇ, ਸੋਖਦੇ ਜਾਂ ਪ੍ਰਤੀਬਿੰਬਤ ਨਹੀਂ ਕਰਦੇ ਜੋ ਆਸਾਨੀ ਨਾਲ ਖੋਜਿਆ ਜਾ ਸਕੇ; ਹਾਲਾਂਕਿ, ਉਨ੍ਹਾਂ ਦੀਆਂ ਸ਼ੱਕੀ ਭੂਮਿਕਾਵਾਂ ਅਤੇ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਬਹੁਤ ਵੱਖਰੀਆਂ ਹਨ। ਇਹ ਲੇਖ ਡਾਰਕ ਮੈਟਰ ਅਤੇ ਡਾਰਕ ਐਨਰਜੀ ਬਾਰੇ ਮੁੱਖ ਸਿਧਾਂਤਾਂ, ਉਨ੍ਹਾਂ ਦਾ ਸਮਰਥਨ ਕਰਨ ਵਾਲੇ ਨਿਰੀਖਣ ਸਬੂਤਾਂ, ਅਤੇ ਉਨ੍ਹਾਂ ਚੁਣੌਤੀਆਂ ਬਾਰੇ ਚਰਚਾ ਕਰਦਾ ਹੈ ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਦਾ ਆਧੁਨਿਕ ਵਿਗਿਆਨ ਅਜੇ ਵੀ ਸਾਹਮਣਾ ਕਰ ਰਿਹਾ ਹੈ।
ਸਾਨੂੰ "ਹਨੇਰਾ" ਦੀ ਧਾਰਨਾ ਦੀ ਕਿਉਂ ਲੋੜ ਹੈ?
ਬ੍ਰਹਿਮੰਡ ਵਿਗਿਆਨ ਵਿੱਚ, ਸਿਧਾਂਤਾਂ ਨੂੰ ਨਿਰੀਖਣ ਡੇਟਾ ਨਾਲ ਮੇਲ ਖਾਂਦਾ ਹੋਣਾ ਚਾਹੀਦਾ ਹੈ। ਜਦੋਂ ਖਗੋਲ ਵਿਗਿਆਨੀ ਗਲੈਕਸੀਆਂ ਦੀ ਘੁੰਮਣ ਦੀ ਗਤੀ, ਉਹਨਾਂ ਦੇ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ ਨੂੰ ਮੋੜਨ ਦੇ ਤਰੀਕੇ (ਗਰੈਵੀਟੇਸ਼ਨਲ ਲੈਂਸਿੰਗ), ਅਤੇ ਬਿਗ ਬੈਂਗ (ਬ੍ਰਹਿਮੰਡੀ ਮਾਈਕ੍ਰੋਵੇਵ ਬੈਕਗ੍ਰਾਉਂਡ/CMB) ਤੋਂ ਬਚੇ ਰੇਡੀਏਸ਼ਨ ਪੈਟਰਨਾਂ ਨੂੰ ਮਾਪਦੇ ਹਨ, ਤਾਂ ਨਤੀਜੇ ਸੁਝਾਅ ਦਿੰਦੇ ਹਨ ਕਿ "ਕੁਝ" ਵਾਧੂ ਤੌਰ 'ਤੇ ਗੁਰੂਤਾ ਅਤੇ ਬ੍ਰਹਿਮੰਡ ਦੇ ਵਿਕਾਸ ਨੂੰ ਪ੍ਰਭਾਵਿਤ ਕਰ ਰਿਹਾ ਹੈ। ਪਰ ਉਹ "ਕੁਝ" ਤਾਰਿਆਂ ਵਾਂਗ ਚਮਕਦਾਰ ਪਦਾਰਥ ਨਹੀਂ ਜਾਪਦਾ।
ਦੂਜੇ ਪਾਸੇ, ਬਹੁਤ ਵੱਡੇ ਬ੍ਰਹਿਮੰਡੀ ਪੈਮਾਨੇ 'ਤੇ, 1990 ਦੇ ਦਹਾਕੇ ਦੇ ਅਖੀਰ ਵਿੱਚ ਕਿਸਮ Ia ਸੁਪਰਨੋਵਾ ਦੇ ਨਿਰੀਖਣਾਂ ਨੇ ਇੱਕ ਹੈਰਾਨੀਜਨਕ ਤੱਥ ਦਾ ਖੁਲਾਸਾ ਕੀਤਾ: ਬ੍ਰਹਿਮੰਡ ਦਾ ਵਿਸਥਾਰ ਹੌਲੀ ਨਹੀਂ ਹੋ ਰਿਹਾ, ਸਗੋਂ ਤੇਜ਼ ਹੋ ਰਿਹਾ ਹੈ। ਇਸ ਪ੍ਰਵੇਗ ਨੂੰ ਸਮਝਾਉਣ ਲਈ, ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਦਬਾਅ ਵਾਲੇ ਇੱਕ ਹਿੱਸੇ ਦੀ ਲੋੜ ਸੀ ਜੋ ਸਪੇਸ-ਟਾਈਮ ਨੂੰ ਤੇਜ਼ੀ ਨਾਲ ਫੈਲਣ ਲਈ ਧੱਕ ਰਿਹਾ ਸੀ। ਇਸ ਹਿੱਸੇ ਨੂੰ ਬਾਅਦ ਵਿੱਚ ਡਾਰਕ ਐਨਰਜੀ ਦਾ ਨਾਮ ਦਿੱਤਾ ਗਿਆ।
ਡਾਰਕ ਮੈਟਰ: ਮੁੱਖ ਸਿਧਾਂਤ ਅਤੇ ਸਬੂਤ
1. ਗਲੈਕਸੀ ਰੋਟੇਸ਼ਨ ਕਰਵ
ਡਾਰਕ ਮੈਟਰ ਲਈ ਇੱਕ ਕਲਾਸਿਕ ਸਬੂਤ ਸਪਾਈਰਲ ਗਲੈਕਸੀਆਂ ਦੇ ਘੁੰਮਣ ਵਕਰਾਂ ਦੇ ਮਾਪ ਤੋਂ ਮਿਲਦਾ ਹੈ। ਨਿਊਟੋਨੀਅਨ ਗੁਰੂਤਾ ਸਿਧਾਂਤ ਦੇ ਅਨੁਸਾਰ, ਇੱਕ ਗਲੈਕਸੀ ਦੇ ਕੇਂਦਰ ਦੇ ਦੁਆਲੇ ਘੁੰਮ ਰਹੇ ਤਾਰਿਆਂ ਦੀ ਗਤੀ ਕੇਂਦਰ ਤੋਂ ਵਧਦੀ ਦੂਰੀ ਦੇ ਨਾਲ ਘਟਣੀ ਚਾਹੀਦੀ ਹੈ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਇਸਦੇ ਉਲਟ ਦੇਖਿਆ ਗਿਆ ਹੈ: ਗਤੀ ਗਲੈਕਸੀ ਦੇ ਕਿਨਾਰੇ ਤੋਂ ਬਹੁਤ ਦੂਰ ਉੱਚੀ ਅਤੇ "ਸਪਾਟ" ਰਹਿੰਦੀ ਹੈ। ਇਹ ਸੁਝਾਅ ਦਿੰਦਾ ਹੈ ਕਿ ਗਲੈਕਸੀ ਦੇ ਆਲੇ ਦੁਆਲੇ ਇੱਕ ਡਾਰਕ ਮੈਟਰ ਹਾਲੋ ਬਣਾਉਣ ਵਾਲਾ ਵਾਧੂ ਪੁੰਜ ਵਿਆਪਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਵੰਡਿਆ ਹੋਇਆ ਹੈ।
2. ਗਰੈਵੀਟੇਸ਼ਨਲ ਲੈਂਸ
ਮੇਨੂਰੱਟ ਜਨਰਲ ਰਿਲੇਟੀਵਿਟੀ, ਪੁੰਜ ਸਪੇਸਟਾਈਮ ਨੂੰ ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਮੋੜਦਾ ਹੈ ਕਿ ਇੱਕ ਵੱਡੇ ਪੁੰਜ ਦੇ ਨੇੜੇ ਤੋਂ ਲੰਘਦੀ ਰੌਸ਼ਨੀ ਝੁਕ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਬਹੁਤ ਸਾਰੇ ਬ੍ਰਹਿਮੰਡੀ ਪ੍ਰਣਾਲੀਆਂ (ਆਕਾਸ਼ਗੰਗਾ ਸਮੂਹ, ਸਿੰਗਲ ਗਲੈਕਸੀਆਂ) ਵਿੱਚ, ਗੁਰੂਤਾ ਲੈਂਸਿੰਗ ਪ੍ਰਭਾਵ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ਮਾਨ ਪਦਾਰਥ ਦੁਆਰਾ ਸਮਝਾਏ ਜਾ ਸਕਣ ਵਾਲੇ ਪੁੰਜ ਨਾਲੋਂ ਵੱਧ ਮਾਤਰਾ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦੇ ਹਨ। ਇੱਕ ਮਸ਼ਹੂਰ ਉਦਾਹਰਣ ਬੁਲੇਟ ਕਲੱਸਟਰ ਹੈ, ਜਿੱਥੇ ਪੁੰਜ ਵੰਡ (ਗਰੈਵੀਟੇਸ਼ਨਲ ਲੈਂਸਿੰਗ ਦੁਆਰਾ ਟਰੇਸ ਕੀਤੀ ਗਈ) ਨੂੰ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ਮਾਨ ਗਰਮ ਗੈਸ (ਐਕਸ-ਰੇ ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਈ ਦਿੰਦੀ ਹੈ) ਤੋਂ ਵੱਖ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਵਰਤਾਰੇ ਨੂੰ ਅਕਸਰ ਇਸ ਗੱਲ ਦਾ ਮਜ਼ਬੂਤ ਸਮਰਥਨ ਮੰਨਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਕਿ ਹਨੇਰਾ ਪਦਾਰਥ ਇੱਕ ਅਸਲ ਹਿੱਸਾ ਹੈ, ਨਾ ਕਿ ਸਿਰਫ ਗੁਰੂਤਾ ਦੀ ਗਲਤ ਧਾਰਨਾ।
3. ਬ੍ਰਹਿਮੰਡੀ ਪਿਛੋਕੜ ਰੇਡੀਏਸ਼ਨ (CMB) ਅਤੇ ਵੱਡੇ ਪੈਮਾਨੇ ਦੀ ਬਣਤਰ
CMB ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਬ੍ਰਹਿਮੰਡ ਵਿੱਚ ਸਥਿਤੀਆਂ ਦਾ ਇੱਕ "ਟਰੇਸ" ਸੁਰੱਖਿਅਤ ਰੱਖਦਾ ਹੈ। CMB ਵਿੱਚ ਛੋਟੇ ਉਤਰਾਅ-ਚੜ੍ਹਾਅ ਪੈਟਰਨ, ਜਦੋਂ ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਣ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਬ੍ਰਹਿਮੰਡ ਦੀ ਰਚਨਾ ਦੇ ਅਨੁਮਾਨ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਨਤੀਜੇ ਉਨ੍ਹਾਂ ਮਾਡਲਾਂ ਨਾਲ ਮੇਲ ਖਾਂਦੇ ਹਨ ਜੋ ਸੁਝਾਅ ਦਿੰਦੇ ਹਨ ਕਿ ਬ੍ਰਹਿਮੰਡ ਲਗਭਗ ~5% ਆਮ ਪਦਾਰਥ, ~27% ਡਾਰਕ ਮੈਟਰ, ਅਤੇ ~68% ਡਾਰਕ ਐਨਰਜੀ (ਡੇਟਾਸੈੱਟ ਦੇ ਆਧਾਰ 'ਤੇ ਸੰਖਿਆਵਾਂ ਥੋੜ੍ਹੀਆਂ ਵੱਖਰੀਆਂ ਹੋ ਸਕਦੀਆਂ ਹਨ) ਤੋਂ ਬਣਿਆ ਹੈ। ਡਾਰਕ ਮੈਟਰ ਇਹ ਵੀ ਸਮਝਾਉਣ ਵਿੱਚ ਮਦਦ ਕਰਦਾ ਹੈ ਕਿ ਬ੍ਰਹਿਮੰਡੀ ਬਣਤਰ - ਗਲੈਕਸੀਆਂ ਤੋਂ ਲੈ ਕੇ ਵਿਸ਼ਾਲ ਫਿਲਾਮੈਂਟ ਤੱਕ - ਕਿੰਨੀ ਤੇਜ਼ੀ ਨਾਲ ਦੇਖੇ ਜਾ ਸਕਦੇ ਹਨ।
ਡਾਰਕ ਮੈਟਰ ਉਮੀਦਵਾਰ: ਨਵੇਂ ਕਣਾਂ ਤੋਂ ਲੈ ਕੇ ਮੁੱਢਲੇ ਬਲੈਕ ਹੋਲ ਤੱਕ
ਸਭ ਤੋਂ ਮਸ਼ਹੂਰ ਡਾਰਕ ਮੈਟਰ ਥਿਊਰੀ ਇਹ ਮੰਨਦੀ ਹੈ ਕਿ ਇਹ ਕਣਾਂ ਦੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਪਦਾਰਥ ਦਾ ਇੱਕ ਰੂਪ ਹੈ ਜਿਸਨੂੰ ਅਸੀਂ ਅਜੇ ਤੱਕ ਕਣ ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨ ਵਿੱਚ ਨਹੀਂ ਖੋਜਿਆ ਹੈ।
1. WIMP (ਵੱਡੇ ਕਣਾਂ ਨੂੰ ਕਮਜ਼ੋਰ ਢੰਗ ਨਾਲ ਇੰਟਰੈਕਟ ਕਰਨਾ)
WIMPs ਕਦੇ ਮੋਹਰੀ ਉਮੀਦਵਾਰ ਸਨ ਕਿਉਂਕਿ ਉਹ ਸਿਧਾਂਤਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਫੈਲਦੇ ਮਾਡਲਾਂ ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਈ ਦੇ ਸਕਦੇ ਸਨ। ਕਣ ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨ ਅਤੇ ਕੁਦਰਤੀ ਤੌਰ 'ਤੇ "ਸਹੀ" ਬ੍ਰਹਿਮੰਡੀ ਘਣਤਾ (ਜਿਸਨੂੰ ਅਕਸਰ "WIMP ਚਮਤਕਾਰ" ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ) ਪੈਦਾ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਵੱਖ-ਵੱਖ ਸਿੱਧੇ ਖੋਜ ਪ੍ਰਯੋਗ (ਜਿਵੇਂ ਕਿ, ਭੂਮੀਗਤ ਡਿਟੈਕਟਰਾਂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ) ਹੁਣ ਤੱਕ ਇੱਕ ਭਰੋਸੇਮੰਦ ਸੰਕੇਤ ਲੱਭਣ ਵਿੱਚ ਅਸਫਲ ਰਹੇ ਹਨ।
2. ਐਕਸੀਅਨ
ਐਕਸੀਅਨ ਇੱਕ ਕਾਲਪਨਿਕ ਕਣ ਹੈ ਜੋ ਮੂਲ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਮਜ਼ਬੂਤ ਪਰਸਪਰ ਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਦੇ ਸਿਧਾਂਤ (QCD) ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਸਮੱਸਿਆ ਨੂੰ ਹੱਲ ਕਰਨ ਲਈ ਪ੍ਰਸਤਾਵਿਤ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ। ਐਕਸੀਅਨ ਬਹੁਤ ਹਲਕੇ ਪਰ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਹੋ ਸਕਦੇ ਹਨ, ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਕੁੱਲ ਪੁੰਜ ਦੀ ਇੱਕ ਵੱਡੀ ਮਾਤਰਾ ਵਿੱਚ ਯੋਗਦਾਨ ਪਾਉਂਦੇ ਹਨ ਅਤੇ "ਠੰਡੇ" ਹਨੇਰੇ ਪਦਾਰਥ ਵਜੋਂ ਕੰਮ ਕਰਦੇ ਹਨ।
3. ਨਿਰਜੀਵ ਨਿਊਟ੍ਰੀਨੋ
ਆਮ, ਕਮਜ਼ੋਰ ਪਰਸਪਰ ਪ੍ਰਭਾਵ ਪਾਉਣ ਵਾਲੇ ਨਿਊਟ੍ਰੀਨੋ ਦੇ ਉਲਟ, ਨਿਰਜੀਵ ਨਿਊਟ੍ਰੀਨੋ ਦਾ ਪਤਾ ਲਗਾਉਣਾ ਹੋਰ ਵੀ ਔਖਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਜੇਕਰ ਮੌਜੂਦ ਹੁੰਦੇ ਹਨ, ਤਾਂ ਉਹ "ਗਰਮ" ਹਨੇਰੇ ਪਦਾਰਥ ਵਜੋਂ ਕੰਮ ਕਰ ਸਕਦੇ ਹਨ, ਇੱਕ ਖਾਸ ਪੈਮਾਨੇ 'ਤੇ ਬਣਤਰ ਦੇ ਗਠਨ ਨੂੰ ਪ੍ਰਭਾਵਿਤ ਕਰਦੇ ਹਨ।
4. ਮਾਚੋ ਅਤੇ ਸੰਖੇਪ ਵਸਤੂਆਂ
ਠੱਗ ਗ੍ਰਹਿ, ਧੁੰਦਲੇ ਤਾਰੇ, ਜਾਂ ਹੋਰ ਸੰਖੇਪ ਵਸਤੂਆਂ (MACHOs) ਵਰਗੇ ਉਮੀਦਵਾਰਾਂ 'ਤੇ ਵਿਚਾਰ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ, ਪਰ ਮਾਈਕ੍ਰੋਲੈਂਸਿੰਗ ਸਰਵੇਖਣ ਸੁਝਾਅ ਦਿੰਦੇ ਹਨ ਕਿ ਉਹ ਡਾਰਕ ਮੈਟਰ ਦੀ ਵਿਆਖਿਆ ਕਰਨ ਲਈ ਇੰਨੇ ਅਣਗਿਣਤ ਨਹੀਂ ਹਨ। ਮੁੱਢਲੇ ਬਲੈਕ ਹੋਲ (ਬਹੁਤ ਹੀ ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਬ੍ਰਹਿਮੰਡ ਵਿੱਚ ਬਣੇ) ਦਾ ਵਿਚਾਰ ਵੀ ਹੈ, ਪਰ ਨਿਰੀਖਣ ਸੀਮਾਵਾਂ ਉਹਨਾਂ ਨੂੰ ਸਾਰੇ ਡਾਰਕ ਮੈਟਰ ਲਈ ਇਕਲੌਤਾ ਵਿਆਖਿਆ ਬਣਾਉਣਾ ਮੁਸ਼ਕਲ ਬਣਾਉਂਦੀਆਂ ਹਨ।
ਵਿਕਲਪਕ: ਗ੍ਰੈਵਿਟੀ ਸੋਧ (MOND ਅਤੇ ਦੋਸਤ)
"ਅਦਿੱਖ ਪਦਾਰਥ" ਨੂੰ ਜੋੜਨ ਦੀ ਬਜਾਏ, ਕੁਝ ਵਿਗਿਆਨੀਆਂ ਨੇ ਪ੍ਰਸਤਾਵ ਦਿੱਤਾ ਹੈ ਕਿ ਗਲੈਕਟਿਕ ਪੈਮਾਨੇ 'ਤੇ ਗੁਰੂਤਾ ਸ਼ਕਤੀ ਦੀ ਸਾਡੀ ਸਮਝ ਗਲਤ ਹੈ। MOND (ਮੋਡੀਫਾਈਡ ਨਿਊਟੋਨੀਅਨ ਡਾਇਨਾਮਿਕਸ) ਵਰਗੇ ਸਿਧਾਂਤ ਬਹੁਤ ਛੋਟੇ ਪ੍ਰਵੇਗਾਂ ਲਈ ਨਿਊਟਨ ਦੇ ਨਿਯਮਾਂ ਨੂੰ ਸੋਧਦੇ ਹਨ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਰੋਟੇਸ਼ਨ ਵਕਰਾਂ ਨੂੰ ਡਾਰਕ ਮੈਟਰ ਤੋਂ ਬਿਨਾਂ ਸਮਝਾਇਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ।
ਹਾਲਾਂਕਿ, ਸੋਧੇ ਹੋਏ ਗੁਰੂਤਾ ਸਿਧਾਂਤਾਂ ਲਈ ਵੱਡੀ ਚੁਣੌਤੀ ਸਾਰੇ ਸਬੂਤਾਂ ਨੂੰ ਇੱਕੋ ਸਮੇਂ ਸਮਝਾਉਣਾ ਹੈ - ਖਾਸ ਕਰਕੇ ਬੁਲੇਟ ਕਲੱਸਟਰ ਅਤੇ CMB ਦੀ ਇਕਸਾਰਤਾ ਵਰਗੇ ਵਰਤਾਰੇ। MOND (ਜਿਵੇਂ ਕਿ, TeVeS) ਦੇ ਸਾਪੇਖਿਕ ਵਿਕਾਸ ਹੋਏ ਹਨ, ਪਰ ਹੁਣ ਤੱਕ, ਡਾਰਕ ਮੈਟਰ ਮਾਡਲ ਵਿਭਿੰਨ ਡੇਟਾ ਨੂੰ ਫਿੱਟ ਕਰਨ ਵਿੱਚ ਵਧੇਰੇ "ਸੰਪੂਰਨ" ਰਹੇ ਹਨ।
ਡਾਰਕ ਐਨਰਜੀ: ਇਹ ਕੀ ਹੈ ਅਤੇ ਇਸਨੂੰ ਕਿਉਂ ਮੌਜੂਦ ਮੰਨਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ?
ਬ੍ਰਹਿਮੰਡ ਦੇ ਤੇਜ਼ੀ ਨਾਲ ਫੈਲਣ ਨੂੰ ਸਮਝਾਉਣ ਲਈ ਡਾਰਕ ਐਨਰਜੀ ਦਾ ਪ੍ਰਸਤਾਵ ਰੱਖਿਆ ਗਿਆ ਹੈ। ਜਨਰਲ ਰਿਲੇਟੀਵਿਟੀ ਦੇ ਢਾਂਚੇ ਦੇ ਅੰਦਰ, ਇਹ ਪ੍ਰਵੇਗ ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਦਬਾਅ ਵਾਲੇ ਊਰਜਾ ਹਿੱਸੇ ਕਾਰਨ ਹੋ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਸਿੱਧੇ ਸ਼ਬਦਾਂ ਵਿੱਚ, ਜਿੰਨੀ ਜ਼ਿਆਦਾ ਡਾਰਕ ਐਨਰਜੀ ਹੋਵੇਗੀ, ਬ੍ਰਹਿਮੰਡੀ ਪੈਮਾਨੇ 'ਤੇ ਸਪੇਸ ਓਨੀ ਹੀ ਤੇਜ਼ੀ ਨਾਲ ਫੈਲੇਗੀ।
ਡਾਰਕ ਐਨਰਜੀ ਦੇ ਮੁੱਖ ਸਬੂਤਾਂ ਵਿੱਚ ਸ਼ਾਮਲ ਹਨ:
- ਕਿਸਮ Ia ਸੁਪਰਨੋਵਾ ਬ੍ਰਹਿਮੰਡੀ ਦੂਰੀਆਂ ਨੂੰ ਮਾਪਣ ਲਈ "ਮਿਆਰੀ ਮੋਮਬੱਤੀਆਂ" ਵਜੋਂ ਕੰਮ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਜੇਕਰ ਫੈਲਾਅ ਹੌਲੀ ਹੋ ਰਿਹਾ ਹੈ ਤਾਂ ਦੂਰ ਵਾਲੇ ਸੁਪਰਨੋਵਾ ਉਮੀਦ ਨਾਲੋਂ ਘੱਟ ਮੱਧਮ ਦਿਖਾਈ ਦਿੰਦੇ ਹਨ।
- ਸੀਐਮਬੀ ਅਤੇ ਬੈਰੀਅਨ ਐਕੋਸਟਿਕ ਓਸੀਲੇਸ਼ਨ (ਬੀਏਓ) ਵਿਸਥਾਰ ਇਤਿਹਾਸ ਨੂੰ ਟਰੈਕ ਕਰਨ ਲਈ ਇੱਕ "ਬ੍ਰਹਿਮੰਡੀ ਸ਼ਾਸਕ" ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਦੇ ਹਨ।
- ਵੱਡੇ ਪੈਮਾਨੇ ਦੇ ਢਾਂਚਿਆਂ ਦੀ ਵੰਡ ਜੋ ਵਿਸਥਾਰ ਦਰਾਂ ਪ੍ਰਤੀ ਸੰਵੇਦਨਸ਼ੀਲ ਹਨ।
ਡਾਰਕ ਐਨਰਜੀ ਥਿਊਰੀ : ਬ੍ਰਹਿਮੰਡੀ ਸਥਿਰਾਂਕ ਤੋਂ ਲੈ ਕੇ ਕੁਇੰਟੇਸੈਂਸ ਤੱਕ
1. ਬ੍ਰਹਿਮੰਡੀ ਸਥਿਰਾਂਕ (Λ)
ਸਭ ਤੋਂ ਸਰਲ ਵਿਆਖਿਆ ਆਈਨਸਟਾਈਨ ਦਾ ਬ੍ਰਹਿਮੰਡੀ ਸਥਿਰਾਂਕ ਹੈ: ਇੱਕ ਵੈਕਿਊਮ ਊਰਜਾ ਜਿਸਦੀ ਘਣਤਾ ਸਮੇਂ ਦੇ ਨਾਲ ਸਥਿਰ ਰਹਿੰਦੀ ਹੈ। ਆਧੁਨਿਕ ਬ੍ਰਹਿਮੰਡ ਵਿਗਿਆਨ ਦੇ ਮਿਆਰੀ ਮਾਡਲ ਨੂੰ ਅਕਸਰ ΛCDM ਲਿਖਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਜਿੱਥੇ Λ ਡਾਰਕ ਐਨਰਜੀ ਹੈ ਅਤੇ CDM "ਠੰਡਾ ਡਾਰਕ ਮੈਟਰ" ਹੈ। ਇਹ ਮਾਡਲ ਜ਼ਿਆਦਾਤਰ ਡੇਟਾ ਨੂੰ ਸਮਝਾਉਣ ਵਿੱਚ ਬਹੁਤ ਸਫਲ ਹੈ।
ਸਮੱਸਿਆ: ਜਦੋਂ ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨੀ ਕੁਆਂਟਮ ਥਿਊਰੀ ਤੋਂ ਵੈਕਿਊਮ ਊਰਜਾ ਦੀ ਗਣਨਾ ਕਰਨ ਦੀ ਕੋਸ਼ਿਸ਼ ਕਰਦੇ ਹਨ, ਤਾਂ ਨਤੀਜੇ ਦੇਖੇ ਗਏ ਨਾਲੋਂ ਕਿਤੇ ਜ਼ਿਆਦਾ ਵੱਡੇ ਹੁੰਦੇ ਹਨ - ਅੰਤਰ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਹੋ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਇਸਨੂੰ ਬ੍ਰਹਿਮੰਡੀ ਸਥਿਰਾਂਕ ਸਮੱਸਿਆ ਵਜੋਂ ਜਾਣਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।
2. ਕੁੰਡੇਸੈਂਸ
ਇਸ ਮਾਡਲ ਵਿੱਚ, ਡਾਰਕ ਐਨਰਜੀ ਇੱਕ ਸਥਿਰ ਨਹੀਂ ਹੈ, ਸਗੋਂ ਇੱਕ ਗਤੀਸ਼ੀਲ ਸਕੇਲਰ ਫੀਲਡ ਤੋਂ ਉਤਪੰਨ ਹੁੰਦੀ ਹੈ ਜੋ ਸਮੇਂ ਦੇ ਨਾਲ ਬਦਲਦੀ ਹੈ। ਇਹ ਡਾਰਕ ਐਨਰਜੀ ਘਣਤਾ ਨੂੰ ਵਿਕਸਤ ਹੋਣ ਦੀ ਆਗਿਆ ਦਿੰਦਾ ਹੈ, ਜੋ (ਸਿਧਾਂਤਕ ਤੌਰ 'ਤੇ) ਬ੍ਰਹਿਮੰਡੀ ਸਥਿਰਾਂਕ ਦੀ "ਅਜੀਬਤਾ" ਨੂੰ ਘਟਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਇਸ ਮਾਡਲ ਦੀ ਧਿਆਨ ਨਾਲ ਵਿਆਖਿਆ ਕੀਤੀ ਜਾਣੀ ਚਾਹੀਦੀ ਹੈ ਤਾਂ ਜੋ ਨਿਰੀਖਣ ਡੇਟਾ ਦੇ ਵਿਰੋਧ ਤੋਂ ਬਚਿਆ ਜਾ ਸਕੇ ਜੋ ਇੱਕ ਸਥਿਰਾਂਕ ਦੇ ਨੇੜੇ ਡਾਰਕ ਐਨਰਜੀ ਵਿਵਹਾਰ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ।
3. "ਫੈਂਟਮ" ਡਾਰਕ ਐਨਰਜੀ ਅਤੇ ਸੋਧਿਆ ਹੋਇਆ ਰਿਲੇਟੀਵਿਟੀ
ਅਜਿਹੇ ਮਾਡਲ ਹਨ ਜੋ ਡਾਰਕ ਐਨਰਜੀ ਸਟੇਟ ਪੈਰਾਮੀਟਰ (w) ਨੂੰ -1 ("ਫੈਂਟਮ") ਤੋਂ ਛੋਟਾ ਹੋਣ ਦਿੰਦੇ ਹਨ, ਜੋ ਸੰਭਾਵੀ ਤੌਰ 'ਤੇ ਬਿਗ ਰਿਪ ਵਰਗੇ ਅਤਿਅੰਤ ਦ੍ਰਿਸ਼ਾਂ ਵੱਲ ਲੈ ਜਾਂਦੇ ਹਨ। ਅਜਿਹੇ ਤਰੀਕੇ ਵੀ ਹਨ ਜੋ ਵੱਡੇ ਪੈਮਾਨਿਆਂ 'ਤੇ ਗੁਰੂਤਾ ਸਿਧਾਂਤ ਨੂੰ ਸੰਸ਼ੋਧਿਤ ਕਰਦੇ ਹਨ (ਜਿਵੇਂ ਕਿ, f(R) ਗੁਰੂਤਾ) ਤਾਂ ਜੋ ਪ੍ਰਵੇਗ ਇੱਕ ਵੱਖਰੇ ਡਾਰਕ ਐਨਰਜੀ ਕੰਪੋਨੈਂਟ ਤੋਂ ਬਿਨਾਂ ਦਿਖਾਈ ਦੇਵੇ।
ਚੁਣੌਤੀਆਂ ਅਤੇ ਭਵਿੱਖੀ ਖੋਜ ਦਿਸ਼ਾਵਾਂ
ਭਾਵੇਂ ΛCDM ਬ੍ਰਹਿਮੰਡ ਵਿਗਿਆਨ ਦਾ "ਮਿਆਰੀ" ਮਾਡਲ ਬਣ ਗਿਆ ਹੈ, ਪਰ ਬਹੁਤ ਸਾਰੇ ਬੁਨਿਆਦੀ ਸਵਾਲ ਅਜੇ ਵੀ ਖੁੱਲ੍ਹੇ ਹਨ:
– ਡਾਰਕ ਮੈਟਰ ਕਣਾਂ ਦੀ ਪਛਾਣ ਕੀ ਹੈ? ਪ੍ਰਯੋਗਸ਼ਾਲਾ ਵਿੱਚ ਉਹਨਾਂ ਦਾ ਪਤਾ ਕਿਉਂ ਨਹੀਂ ਲਗਾਇਆ ਗਿਆ?
– ਕੀ ਡਾਰਕ ਐਨਰਜੀ ਸੱਚਮੁੱਚ ਇੱਕ ਬ੍ਰਹਿਮੰਡੀ ਸਥਿਰਾਂਕ ਹੈ? ਜਾਂ ਕੀ ਇਹ ਸਮੇਂ ਦੇ ਨਾਲ ਬਦਲਦੀ ਰਹਿੰਦੀ ਹੈ?
- ਹਬਲ ਤਣਾਅ: CMB ਅਤੇ ਸਥਾਨਕ ਮਾਪਾਂ ਤੋਂ ਬ੍ਰਹਿਮੰਡ ਦੀ ਮੌਜੂਦਾ ਵਿਸਥਾਰ ਦਰ (H0) ਦੇ ਮਾਪ ਕਈ ਵਾਰ ਪੂਰੀ ਤਰ੍ਹਾਂ ਮੇਲ ਨਹੀਂ ਖਾਂਦੇ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਨਵੇਂ ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨ ਦੀ ਸੰਭਾਵਨਾ ਵੱਧ ਜਾਂਦੀ ਹੈ।
ਇਸ ਨੂੰ ਹੱਲ ਕਰਨ ਲਈ ਕਈ ਤਰ੍ਹਾਂ ਦੇ ਨਿਰੀਖਣ ਅਤੇ ਪ੍ਰਯੋਗਾਤਮਕ ਪ੍ਰੋਜੈਕਟ ਚੱਲ ਰਹੇ ਹਨ: ਵੱਡੀਆਂ ਗਲੈਕਸੀਆਂ ਦੇ ਸਰਵੇਖਣ, ਵਧੇਰੇ ਸਟੀਕ ਗਰੈਵੀਟੇਸ਼ਨਲ ਲੈਂਸਿੰਗ ਮਾਪ, ਨਵੀਂ ਪੀੜ੍ਹੀ ਦੇ ਕਣ ਖੋਜੀ, ਅਤੇ BAOs ਦੀ ਵਧਦੀ ਵਿਸਤ੍ਰਿਤ ਮੈਪਿੰਗ। ਕੰਪਿਊਟੇਸ਼ਨਲ ਤਰੱਕੀ ਬ੍ਰਹਿਮੰਡੀ ਢਾਂਚੇ ਦੇ ਗਠਨ ਦੇ ਸਿਮੂਲੇਸ਼ਨਾਂ ਵਿੱਚ ਵੀ ਸਹਾਇਤਾ ਕਰ ਰਹੀ ਹੈ, ਹਨੇਰੇ ਪਦਾਰਥ ਦੇ ਦ੍ਰਿਸ਼ਾਂ ਅਤੇ ਵਿਕਲਪਾਂ ਵਿੱਚ ਫਰਕ ਕਰ ਰਹੀ ਹੈ।
ਬੰਦ ਕੀਤਾ ਜਾ ਰਿਹਾ
ਡਾਰਕ ਮੈਟਰ ਅਤੇ ਡਾਰਕ ਐਨਰਜੀ ਦੋ ਮੁੱਖ ਸੰਕਲਪ ਹਨ ਜੋ ਬ੍ਰਹਿਮੰਡ ਬਾਰੇ ਸਾਡੀ ਆਧੁਨਿਕ ਸਮਝ ਨੂੰ ਆਕਾਰ ਦਿੰਦੇ ਹਨ। ਡਾਰਕ ਮੈਟਰ ਮੁੱਖ ਤੌਰ 'ਤੇ ਗਲੈਕਸੀਆਂ ਅਤੇ ਗਲੈਕਸੀ ਕਲੱਸਟਰਾਂ 'ਤੇ ਇਸਦੇ ਗੁਰੂਤਾ ਪ੍ਰਭਾਵ ਦੁਆਰਾ "ਦਿੱਖ" ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਜਦੋਂ ਕਿ ਡਾਰਕ ਐਨਰਜੀ ਬ੍ਰਹਿਮੰਡ ਦੇ ਤੇਜ਼ੀ ਨਾਲ ਫੈਲਣ ਨੂੰ ਸਮਝਾਉਣ ਦੀ ਜ਼ਰੂਰਤ ਤੋਂ ਪੈਦਾ ਹੋਈ। ਜਦੋਂ ਕਿ ਦੋਵਾਂ ਵਿੱਚੋਂ ਕੋਈ ਵੀ ਪੂਰੀ ਤਰ੍ਹਾਂ ਸਮਝਿਆ ਨਹੀਂ ਗਿਆ ਹੈ, ΛCDM ਮਾਡਲ, ਜੋ ਦੋਵਾਂ ਨੂੰ ਜੋੜਦਾ ਹੈ, ਬਹੁਤ ਸਾਰੇ ਨਿਰੀਖਣਾਂ ਨੂੰ ਮੇਲਣ ਵਿੱਚ ਸ਼ਾਨਦਾਰ ਸਫਲ ਸਾਬਤ ਹੋਇਆ ਹੈ।
ਪਰ ਇਹ ਸਫਲਤਾ ਕਹਾਣੀ ਦਾ ਅੰਤ ਨਹੀਂ ਹੈ। ਦਰਅਸਲ, ਬ੍ਰਹਿਮੰਡ ਦੇ ਬਹੁਤ ਸਾਰੇ ਹਿੱਸੇ ਨੂੰ ਘੇਰਨ ਵਾਲਾ "ਹਨੇਰਾ" ਸੰਕੇਤ ਦਿੰਦਾ ਹੈ ਕਿ ਅਜੇ ਵੀ ਬੁਨਿਆਦੀ ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨ ਦੀਆਂ ਪਰਤਾਂ ਖੋਜੀਆਂ ਜਾਣੀਆਂ ਬਾਕੀ ਹਨ। ਜਿਵੇਂ-ਜਿਵੇਂ ਨਿਰੀਖਣ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਤਿੱਖੀ ਹੁੰਦੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਕਣ ਪ੍ਰਯੋਗ ਵਧੇਰੇ ਸੰਵੇਦਨਸ਼ੀਲ ਹੁੰਦੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ, ਅਸੀਂ ਵੱਡੇ ਸਵਾਲਾਂ ਦੇ ਜਵਾਬ ਦੇਣ ਦੇ ਨੇੜੇ ਜਾ ਰਹੇ ਹਾਂ: ਕੀ ਡਾਰਕ ਮੈਟਰ ਇੱਕ ਨਵਾਂ ਕਣ ਹੈ, ਕੀ ਡਾਰਕ ਐਨਰਜੀ ਖਾਲੀ ਸਪੇਸ ਦੀ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾ ਹੈ, ਜਾਂ ਕੀ ਸਾਨੂੰ ਗੁਰੂਤਾ ਬਾਰੇ ਆਪਣੀ ਸਮਝ ਨੂੰ ਸੋਧਣ ਦੀ ਲੋੜ ਹੈ।
