डार्क मैटर की दो प्रजातियां?

Question

इस समय, काले पदार्थ के अस्तित्व के लिए सबूत कई मायनों में जमा हुए हैं:

• यह गैलेक्टिक रोटेशन घटता को प्रभावित करता है
• ब्रह्मांड विज्ञान और ब्रह्मांड में संरचना के विकास में एक प्रमुख भूमिका निभाता है
• तराजू की एक विस्तृत श्रृंखला पर गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग द्वारा प्रचुर मात्रा में भविष्यवाणी की गई है
• आकाशगंगा समूहों की गतिशीलता को प्रभावित करता है

कुछ नाम है।

डार्क मैटर कणों के लिए कई ज्ञात उम्मीदवार हैं: WIMPs , एक्सियन , WISPs , न्यूट्रिनो, आदि (वास्तव में, यहां तक ​​कि ईंटें, हालांकि कुछ अन्य विचार उन्हें बाहर कर देंगे)।

फिर सवाल यह है कि हम यह क्यों अपेक्षा करते हैं कि केवल एक प्रकार के डार्क मैटर के कण घटनागत डार्क मैटर के लिए जिम्मेदार हैं?

उदाहरण के लिए, सीडीएम कॉस्मोलॉजी, मानक कॉस्मोलॉजिकल मॉडल, को ठंडे पदार्थ (ठंडा, गैर-सापेक्षवादी) के लिए अंधेरे पदार्थ की आवश्यकता होती है, जिसका उपयोग अंधेरे पदार्थ कणों के संभावित गुणों को बाधित करने के लिए किया जाता है। हालाँकि, यह वास्तव में इसका मतलब यह नहीं है कि सभी खगोल प्रणालियों के लिए यह अंधेरा मामला ठंडा है। उदाहरण के लिए, गेलेक्टिक हैलोज को गर्म गहरे रंग के पदार्थ से बनाया जा सकता है, और बौना आकाशगंगाओं के हाले को ठंडे अंधेरे पदार्थ से बनाया जा सकता है।$\Lambda$

कोई यह कह सकता है कि वन-प्रजाति का मॉडल सबसे सरल है। प्रतिवाद यह होगा कि वास्तव में अच्छी तरह से कई प्रजातियां हो सकती हैं। यह बदले में ज्योतिषीय मॉडल के लिए गहरा प्रभाव हो सकता है।

प्रश्न को संक्षेप में प्रस्तुत करने के लिए: क्या कोई अच्छा कारण है, अधिमानतः टिप्पणियों द्वारा समर्थित, यह सोचने के लिए कि वर्तमान में उपयोग किए जाने वाले सभी मॉडलों में अंधेरे पदार्थ की केवल एक प्रजाति मौजूद है?

Comments

बहुत अच्छा सवाल!

— दिल्लटन

चीजों की जोड़ी। WISPs क्या हैं, और 'ईंटों' से आपका क्या मतलब है? साथ ही, ठंडे अंधेरे पदार्थ में, कोल्ड ’शब्द का मतलब है कि उस समय डार्क मैटर के विघटित होने के बाद, यह गैर-सापेक्ष था (प्रकाश की गति की तुलना में धीमा)। एलसीडीएम बड़े पैमाने पर बहुत अच्छी तरह से संरचनाओं की भविष्यवाणी करता है, यह छोटे पैमाने पर एक मिसमैचिंग है जो लोगों को गर्म / गर्म काले पदार्थ जैसी चीजों के बारे में सोचने के लिए प्रेरित करता है क्योंकि गर्म चीजें छोटे तराजू पर कम संरचना होती हैं।

— एस्ट्रोमीटर

मुझे लगता है कि यह एक अच्छा सवाल है। यह काफी संभव है कि ब्रह्मांड में डार्क मैटर घटक वास्तव में एक प्रकार के विशाल कण से अधिक है, शायद एक जो कमजोर रूप से संपर्क करता है, और एक नहीं। इन घटकों के माध्यम से और उसके बाहर ऊर्जा के हस्तांतरण के लिए अतिरिक्त कणों को जोड़ने के माध्यम से बलों को जोड़ना, जिससे कण जुड़ सकते हैं। यह काला पदार्थ कण की एक 'प्रजाति' है जो पहले सोचने की सबसे स्वाभाविक चीज है।

— एस्ट्रोमीटर

@astromax, आपके इनपुट के लिए धन्यवाद! WISP, wiki के अनुसार, उदाहरण के लिए, अक्षीयता जैसे कमजोर इंटरेक्टिव सब-ईवी पार्टिकल्स के लिए खड़ा है। ईंटों का मजाक ज्यादा है। हालांकि, यदि आपके पास ऑब्जेक्ट्स हैं, जो सामान्य ईंटों के रूप में वजन करते हैं, तो उचित रूप से स्थान दिया जाता है, वे गतिशील रूप से कम या ज्यादा सटीक रूप से व्यवहार करेंगे जैसे कि अंधेरे पदार्थ (गुरुत्वाकर्षण के अलावा कोई बल नहीं होगा)। फिर, "ठंडा (धीमा)" का अर्थ गैर-सापेक्षतावादी वेग है, हालांकि मैं इसे स्पष्टता के लिए जोड़ूंगा।

— एलेक्सी बोब्रिक

@astromax, तराजू को इंगित करने के लिए धन्यवाद। मुझे ध्यान में था कि डार्क मैटर, जो ठंडा नहीं है, बड़े पैमाने पर संरचना बहुत अधिक धुंधली दिखेगी, और इसलिए यह निष्कर्ष निकाला है कि यह विशेष रूप से छोटे संरचनाओं के लिए महत्वपूर्ण है कि डार्क मैटर ठंडा है, और बड़े के लिए कम है संरचनाओं। क्या आप इस पर टिप्पणी कर सकते हैं कि विसंगति कहां से आती है? अन्यथा, आपके विचार उचित लगते हैं। मैं उन्हें उत्तर के रूप में थोड़ा और विस्तृत रूप में देखने से अधिक खुश होऊंगा।

— एलेक्सी बोबरिक

Answer 1

गर्म अंधेरे पदार्थ को बहुत हल्के, तेज गति वाले कणों से बनाया जाएगा। इस तरह के कण संभवतः किसी भी संरचना में गुरुत्वाकर्षण से बंधे नहीं हो सकते, बल्कि पूरे ब्रह्मांड में बिखरे होंगे।

लेकिन डार्क मैटर हमेशा "पाया जाता है" (या "अनुमानित") या तो गुरुत्वाकर्षण किसी दृश्य संरचना से बंधा होता है (जैसे कि आकाशगंगा के समूहों से टकराने से जुड़े काले पदार्थ की कमजोर लेंसिंग का पता लगाना / सर्पिल आकाशगंगाओं के फ्लैट घुमाव का घुमाव / आकाशगंगा समूहों में असामान्य वेग का फैलाव ) या दिखाई देने वाली किसी भी चीज से जुड़ा नहीं है, लेकिन फिर भी थक्कों का बनना ( पहले से अनदेखे हुए आकाशगंगा समूहों के कमजोर लेंसिंग का पता लगाना )। इसीलिए डार्क मैटर को ठंडा माना जाता है ।

इसके अतिरिक्त, दोनों प्रकारों के बीच एक स्पष्ट अंतर है: डार्क मैटर जैसी कोई चीज नहीं है जो "बहुत ठंडा नहीं है, लेकिन बहुत गर्म भी नहीं है" (फुटनोट भी देखें)। डार्क मैटर या तो ~ 10 eV से कम (गर्म डार्क मैटर, हल्के कणों से बना, ज्यादातर हर जगह बिखरा हुआ) या ~ 2 GeV (भारी, धीमे कण किसी संरचना से बंधा हुआ) के साथ कणों से बना होता है। दोनों सीमाएं अधिकतम मात्रा में लगाते समय पाई जाती हैं जिसमें उम्मीदवार कण (न्यूट्रिनो या कुछ अधिक विदेशी) संभवतः हमारे विस्तार ब्रह्मांड में पदार्थ के कारण घनत्व पैरामीटर के वास्तविक मूल्य में योगदान कर सकते हैं ।

इस प्रकार, या तो डीएम गुरुत्वाकर्षण से बंधे (कोल्ड डीएम) या बिखरे हुए (डीएम डीएम) प्रतीत होते हैं, और दोनों प्रकार स्पष्ट रूप से अलग हैं (10 ईवी बनाम 2 जीवी)। अवलोकन पहले मामले का पक्ष लेते हैं। हालांकि, कोल्ड डार्क मैटर अंतिम समाधान नहीं है, और अभी भी कुछ समस्याओं का सामना करना पड़ता है।

मिश्रित समाधानों की संभावना के बारे में, उनमें से कई को पहले ही खारिज कर दिया गया है। माइक्रोलेंसिंग ने हमारे गेलेक्टिक पड़ोस के साथ-साथ एक्सट्रागैलेक्टिक डोमेन में भी गांगेय प्रकटीकरण में अनदेखी कॉम्पैक्ट ऑब्जेक्ट्स (भूरे रंग के बौनों, तारों, तारकीय ब्लैक होल) की संभावना को खारिज कर दिया है । साधारण पदार्थ (पत्थर, ईंट, धूल) संभवतः नहीं हो सकते हैं, अन्यथा वे गर्म और फिर से विकीर्ण हो जाएंगे। ज्ञात कणों का कोई भी विदेशी मिश्रण काम नहीं करता है।

हम सभी को लगता है कि हम जानते हैं कि डीएम को अभी तक खोजे गए कुछ भारी कणों से बना होना चाहिए। अधिक जटिल मॉडल पेश करने के लिए (जैसे कि वे जिस संरचना के आधार पर दिखाई देते हैं, उसके आधार पर विभिन्न प्रकार के कण) एक औचित्य की आवश्यकता होती है (यानी कुछ भविष्यवाणियां जो वास्तविकता से बेहतर सहमत हैं) और कोई भी ऐसा करने में सक्षम नहीं है।

---

टिप्पणी ध्यान दें कि काले पदार्थ कणों, या तो से गर्म या ठंडे प्रकार, नहीं संभवतः "धीमा" और बहुत अधिक पेड़ों का झुरमुट (जैसे ग्रहों के गठन), क्योंकि वे बातचीत electromagnetically साधारण पदार्थ की तरह नहीं है, है यही कारण है कि डीएम होना कहा जाता है कर सकते हैं टकराव रहित । जहाँ कहीं भी सामान्य पदार्थ का उल्लंघन किसी भी संरचना का निर्माण करता है (जैसे प्रोटोस्टार या अभिवृद्धि डिस्क ), प्रक्रिया का एक बहुत ही महत्वपूर्ण हिस्सा थर्मलाइजेशन है , यानी कई टकरावों के माध्यम से उल्लंघन कणों की ऊर्जा का पुनर्वितरण। डार्क मैटर के साथ ऐसा नहीं हो सकता।

Comments

बहुत अच्छा जवाब :-)। हो सकता है कि डार्क मैटर के कणों के द्रव्यमान से संबंधित चीजें जल्द ही स्पष्ट हो जाएं ... हालांकि व्यक्तिगत रूप से मैं एक और अशक्त परिणाम की उम्मीद करता हूं और यह कि इस लक्स डार्क मैटर के परिणामों के बारे में बनाए गए विशाल मीडिया ब्रिम्बोरियम का दुरुपयोग अमेरिका के फैसले के लिए एक बहाने के रूप में किया जाएगा। निर्माताओं ने कुछ प्रायोगिक डार्क मैटर स्टडीज को रद्द करने के लिए, TRF पर एक टिप्पणीकार के रूप में ...: - /

— Dilaton

@ डिल्टन हे दिलटन। TRF एक बेहतरीन ब्लॉग है। मैंने अब तक इसकी खोज नहीं की थी। मुझे लुबोस की लेखन शैली बहुत पसंद है। मैं आपको देखता हूं और आयाम 10 भी हैं।

— एडुआर्डो गुरेरस वेलेरा

@ डिल्टन मैंने अब तक लुबोस की खोज नहीं की थी। उनका ब्लॉग अविश्वसनीय है, वाह! मुझे वास्तव में उनके पोस्ट पढ़ने में अच्छा समय लग रहा है। वह विडंबनापूर्ण और संक्षारक है (मैं नरक की तरह हंस रहा हूं), और अपने वैज्ञानिक दावों में बहुत सटीक (कम से कम रूढ़िवादी, क्योंकि ज्यादातर सामान मेरे लिए नया है) लगता है। वह रॉन से एक अलग शैली है, लेकिन यह एक और "अवश्य" है। जब तक आपने उस लिंक को पोस्ट नहीं किया, मैंने TRF पर कोई ध्यान नहीं दिया।

— एडुआर्डो गुरेरस वलेरा

@EduardoGuerrasValera हां लुमो चट्टानें :-D! टीआरएफ पढ़ते समय मैं अक्सर अपनी स्क्रीन पर लगभग कॉफी पी लेता हूं, क्योंकि कई बार लिखने की अजीब शैली के कारण, वह मुझे एलओएल को नियमित रूप से बना देता है :- डी। और निश्चित रूप से उसके पास से कूल कटिंग एज फिजिक्स सीखना बहुत कीमती है और मेरे लिए मूल्यवान भी है!

— दिलतोन

@ डिल्टन, मुझे आभास है कि रॉन की तुलना में वैज्ञानिक तथ्यों को बताते हुए वह थोड़ा अधिक सावधान और रूढ़िवादी है, और इसके परिणामस्वरूप अधिक सटीकता है। रॉन बहुत बार अज्ञात क्षेत्र में प्रवेश करने की हिम्मत करता है, अपने ज्ञान और बुद्धिमत्ता के बारे में आश्वस्त होता है, और फिर वह ऐसे कथन करना समाप्त कर देता है जो उसके निष्कर्ष, ताजा और आमतौर पर आश्चर्यजनक होते हैं, लेकिन बहुत अधिक फ़िल्टर किए बिना।

— एडुआर्डो गुरेरस वलेरा

Answer 2

अनिवार्य रूप से, इसका जवाब है ओकाम का उस्तरा : सरलतम समाधान की तलाश करें और जटिल और वंचित समाधान से बचें , जब तक कि (अवलोकन) साक्ष्य के लिए उनकी आवश्यकता न हो । हां, यह संभव है कि दो या दो से अधिक प्रकार के डार्क-मैटर कण मौजूद हों। लेकिन किसी भी समाधान में जहां एक प्रजाति हावी नहीं है, उसे ठीक-ट्यूनिंग की आवश्यकता होती है और इसलिए प्रतिकूल हैं। इसलिए, जब तक कि एक सिद्धांत नहीं है जो स्वाभाविक रूप से डार्क-मैटर कणों के मिश्रण के साथ आएगा (विभिन्न गुणों के साथ उनके ज्योतिषीय निहितार्थों के बारे में, अर्थात गर्म और ठंडे आदि, जब ओकाम का उस्तरा लागू नहीं होता है ), तो हमें केवल एक प्रजाति के हावी होने की उम्मीद करनी चाहिए। ।

यदि इस तरह का सिद्धांत सबूतों को समझाने में विफल रहता है, तभी इसका एक से अधिक प्रकार के काले पदार्थ वाले कणों के साथ अधिक जटिल मॉडल में जाने का कोई मतलब नहीं है। वर्तमान में, हम उस स्तर पर नहीं हैं।

Comments

मुझे लगता है कि ज्यादातर प्राकृतिक सिद्धांत वास्तव में एक से अधिक प्रजातियों की भविष्यवाणी करेंगे। और फिर, ओक्टम के रेजर के विषय में, यह भी यहां लागू नहीं होता है। "ए", "बी", "ए + बी" तीन अलग-अलग भविष्यवाणियां दें और सभी व्यवहार्य हैं। फिर विचार से बाहर "ए + बी" को बाहर करना बिल्कुल उचित नहीं है। हालांकि, यह एक सही बिंदु है, अधिक पैरामीटर - अधिक अनिश्चितता और ठीक-ट्यूनिंग।

— एलेक्सी बोब्रिक

@Alexeybusrick Occam के रेजर का कहना है कि हमें एक से अधिक विभिन्न DM कण प्रकारों के साथ खेलना शुरू नहीं करना चाहिए, जब तक कि इसके विपरीत स्वतंत्र सबूत या सिद्धांत के प्रति आश्वस्त न हों । यहां, एक सिद्धांत केवल एक साधारण मॉडल (चारों ओर गड़बड़) नहीं है, बल्कि दो डीएम प्रजातियों के बीच संबंध के लिए एक भविष्यवाणी है जो स्वाभाविक रूप से कुछ गहरी अंतर्दृष्टि से निकलती है। इसलिए, यदि आपका "ए + बी" इस अर्थ में एक सिद्धांत है, तो ओकाम का रेजर लागू नहीं होता है। हालांकि, AFAIK, वर्तमान में एक से अधिक प्रजातियों वाले ऐसे डीएम सिद्धांतों पर गंभीरता से विचार नहीं किया गया है।

— वाल्टर

हां, @terter, "A + B" इस अर्थ में एक सिद्धांत है: जैसा कि अन्य दो के रूप में अपेक्षित है। यह क्यों एक्सपेक्टेड है, इसके लिए मानक मॉडल के संभावित एक्सटेंशन की जांच करें। इसका गंभीरता से उपयोग क्यों नहीं किया जाता है, इसके लिए दूसरे दिए गए उत्तर की जाँच करें।

— एलेक्सी बोब्रिक

@ एलेक्सियोब्रीक तो, किस सिद्धांत में स्वाभाविक रूप से डीएम कणों की दो अलग (एक गर्म, एक ठंड) प्रजातियां समान रूप से समान अनुपात में हैं (ताकि कोई भी हावी न हो)? दूसरे जवाब में यह नहीं बताया गया है कि ऐसे सिद्धांतों पर गंभीरता से विचार क्यों नहीं किया जाता है। AFAIK, कणों के मिश्रण गर्म और ठंडे कणों को वर्तमान में खारिज नहीं किया जा सकता है, लेकिन ओकाम के रेजर का उपयोग किया जाता है।

— वाल्टर

उदाहरण के लिए सुपरसिमेट्री। हालांकि, मुख्य बिंदु यह है कि संभव एक्सटेंशन एक दूसरे के विपरीत नहीं हैं। अन्य उत्तर के अनुसार: दो मुख्य सूक्ष्मदर्शी प्रेरित मॉडल गर्म और ठंडे डीएम हैं। बड़े पैमाने पर संरचना के अवलोकन ठंड डीएम का समर्थन करते हैं, कॉस्मोलॉजी दोनों पर सीमाएं देती हैं, इसलिए गर्म घटक की कोई महत्वपूर्ण मात्रा नहीं होती है। साथ ही हॉट डीएम छोटे पैमानों पर ज्यादा भूमिका नहीं निभाता है। आपको क्या लगता है कि आगे यहाँ देखने लायक होगा?

— बजे एलेक्सी बोबरिक