මන්දාකිණි හා මන්දාකිණි පොකුරු පිළිබඳව දීර්ඝ කාලීනව අධ්‍යයනයේ යෙදුණු Fritz Zwicky විසින් මන්දාකිණි පොකුරු පිළිබඳව අධ්‍යයනය කිරීමෙන් වැදගත් කරුණක් ප‍්‍රකාශ කරන ලදී. (1933 දී) මොහු පැවසුවේ විශාල මන්දාකිණි වල දීප්තියෙන් පැවසෙන එහි ස්කන්ධයට වඩා මන්දාකිණි හා මන්දාකිණි පොකුරු සත්‍ය ලෙස ස්කන්ධයෙන් වැඩි බවයි. ඔහු මේ බව නිරීක්‍ෂණාත්මකව පෙන්වූයේ විශාල මන්දාකිණි වල භ‍්‍රමණය අනුව භෞතික විද්‍යා නියම වලින් ගණනයෙන් ලැබෙන මන්දාකිණියේ හෝ මන්දාකිණි පොකුරේ ස්කන්ධය (භ‍්‍රමණ වක‍්‍ර මූලධර්මය – Rotational Curves Principle) මන්දාකිණියේ හෝ මන්දාකිණි පොකුරේ දීප්තිය අනුව ගොඩනැගෙන (දීප්ත පොකුරු ක‍්‍රමය –Luminosity Cluster Method) එහි ස්කන්ධයට වඩා අගයෙන් බොහෝ සෙයින් වැඩිවීමයි.මෙසේ මන්දාකිණි වල දීප්තියට වඩා පැවසෙන ස්කන්ධය වැඩිවීමට හේතුව ලෙස මොහු ප‍්‍රකාශ කරන ලද්දේ මන්දාකිණි හා මන්දාකිණි පොකුරු වැනි විශාල පද්ධති වල දෘශ්‍ය පදාර්ථ මෙන්ම අපට නොපෙනෙන අදෘෂ පදාර්ථ විශේෂයක් පැවතිය හැකි බවත්ය.
මේ අනුව අඳුරු පදාර්ථය (Dark matter) පිළිබඳ මුලින්ම විද්‍යාත්මක කරුණු ඉදිරිපත් කරන ලද්දේ Fritz Zwicky බව පිලිගැනේ.Fritz Zwicky ගේ මෙම ප‍්‍රකාශයත් සමඟම විද්‍යාඥයින් විසින් අඳුරු පදාර්ථ පිලිබඳ සෙවීමට උත්සහ කලෝය. මේ අනුව අදවන විට Particle Physics මගින් අඳුරු පදාර්ථය පිලිබඳව සොයාගෙන ඇති කරුණු බොහෝය. අඳුරු පදාර්ථ වලට අයත් යැයි සැලකෙන අංශු වර්ග කිහිපයක් සොයා ගැනීමට මේවන විට විද්‍යාඥයින්ට හැකිවී ඇත.
අඳුරු පදාර්ථ පවතින බවට ඇති සාක්ෂි
මන්දාකිණි වල ස්කන්ධය මනින ක‍්‍රම අතර 1980 දි පමණ බහුලව යොදා ගනු ලැබුවේ ”භ‍්‍රමණ චක‍්‍ර” (rotational Curves) නම් මූලධර්මයයි. මෙයට අනුව සර්පිල මන්දාකිණියක මන්දාකිණි මධ්‍ය වටා සර්පිල බාහු වල ඇති තරු වල පරිභ‍්‍රමණ වේගය යොදාගෙන මන්දාකිණියේ ස්කන්ධය මැන ගන්නා ලදී. මේ සඳහා තෝරාගත යුත්තේ මන්දාකිණි තැටියේ බාහිරින්ම පිහිටි (Edge) දීප්තිමත් විවෘත තාරකා පොකුරක පරිභ‍්‍රමණ වේගය අනුසාරයෙනි.
විශාල පරිමාණයක විහිඳුණු අඳුරු පදාර්ථවල ත්‍රිමාණ ඡායාරූපයක් හබල් දුරේක්ෂය විසින් කුඩා ප්‍රමාණ ගුරුත්වාකර්ෂණ කාච ආචරණ වල දත්ත ඇසුරෙන් නිර්මාණය කරන ලද්දකි,\.
මෙම ක‍්‍රමය මෙම කාලවලදි සිදුකරන ලද්දේ Optical instruments (ප‍්‍රකාශ උපකරනය) යොදාගෙන නිසා විද්‍යාඥයින් සිතුවේ මන්දාකිණි ගුරුත්වාකර්ෂණ නියමයට අනුව මන්දාකිණි මධ්‍යයය වටා තාරකා වල භ‍්‍රමණ වේගය මන්දාකිණි මධ්‍යයේ සිට ඉවතට යත්ම ක‍්‍රමයෙන් අඩුවිය යුතු බවයි.
1. 1980 න් පසුව මෙම ක‍්‍රමය සඳහා ප‍්‍රකාශ උපකරණ වෙනුවට රේඩියෝ දුරේක්ෂ යොදා ගත්විට විද්‍යාඥයින්ට නිරීක්‍ෂණය කරගත හැකි වූයේ මන්දාකිණි මධ්‍යයය වටා තාරකා හා සර්පිල බාහු වල ඇති තාරකා වල පරිභ‍්‍රමණ වේගය මන්දාකිණියේ තැටියේ හරහා ඈතට යත්ම ආසන්න ලෙස සමාන රේඛාවකම ලෙස පිහිටන බවයි.
මෙසේ මන්දාකිණි මධ්‍යය වටා තාරකා වල පරිභ‍්‍රමණ වේගය මන්දාකිණි තැටිය හරහා ඈතට යත්ම සෑම තැනටම ආසන්න ලෙස සමාන වීම (නියත වීම) සඳහා මන්දාකිණි තැටිය පුරා විසිර ඇති අඳුරු පදාර්ථය බලපාන බව සොයා ගෙන ඇත.
පරිභ‍්‍රමණය අනුව ගොඩනැගෙන්නේ මන්දාකිණියේ මුළු ස්කන්ධය වන අතර දීප්තිය අනුව පැවසෙන්නේ දෘෂ්‍ය පදාර්ථ වල ස්කන්ධය පමණි. මේ අනුව දෘශ්‍ය පදාර්ථ හැරුණු විට මන්දාකිණි හා පොකුරු වල ස්කන්ධය සඳහා දායක වන නොපෙනෙන අදෘෂමාන පදාර්ථ විශේෂයක් ඇතිබව මෙයින් පැවසේ.
සර්පිල මන්දාකිණි වල මන්දාකිණි මධ්‍යය වටා තාරකා වල භ‍්‍රමණ වේගය ආසන්න ලෙස සමාන වීම අගයක් ගැනීම මේ අනුව අඳුරු පදාර්ථ පැවතීමට ප‍්‍රබල සාක්ෂියක් වේ.
2. මන්දාකිණියක හෝ මන්දාකිණි පොකුරක එහි මන්දාකිණි මධ්‍යය වටා පරිභ‍්‍රමණය අනුව පැවසෙන (සෛද්ධාන්තිකව ගණනය කිරීම් මගින් ලැබෙන) එහි ස්කන්ධ අගය (එනම් භ‍්‍රමණ චක‍්‍ර ක‍්‍රමය Rotational Curve Method මගින් ලැබෙන අගය) මන්දාකිණියේ හෝ පොකුරේ දීප්තිය අනුව ගණනය කිරීමෙන් ලැබෙන අගය (දීප්ත පොකුරු ක‍්‍රමය – Luminosity Cluster Method) ට වඩා සංඛ්‍යාත්මකව වැඩිය.
මන්දාකිණි හා මන්දාකිණි පොකුරු වල දීප්තියෙන් පැවසෙන ස්කන්ධයට වඩා භ‍්‍රමණ චලිතය මගින් ගණනය කිරීමෙන් ලැබෙන ස්කන්ධය වැඩිවීම බලපාන්නේද අඳුරු පදාර්ථය වේ.
3. විශ්වයේ මධ්‍යනය අවධි ඝනත්වය (ρc) (Critical density) යනු විශ්වයේ ප‍්‍රසාරණ වේගය නැවැත්වීම සඳහා විශ්වයේ පදාර්ථ වලට තිබිය යුතු සාමාන්‍ය ස්කන්ධ ඝනත්වය වේ.
වර්තමානයේදී කරන ලද ගණනය කිරීමවලට අනුව ρc=1x10^-26 kgm-³
Isotropic (සර්වදෘෂ්‍ය) යන උපකල්පනය මත පදනම්ව විශ්වයේ අවධි ඝනත්වයෙන්, පදාර්ථ වල ස්කන්ධ ඝනතාවයට (ρmat) හිමි කොටසින් විශ්වයේ සියළුම තාරකා වල හා පදාර්ථ වල ස්කන්ධය දරන්නේ 26% ක කොටසකි. ඉතිරි 74% අයත් වන්නේ අඳුරු ශක්තියටයි.
නමුත් භ‍්‍රමණය පිළිබඳ භෞතික විද්‍යා මූලධර්ම වලට අනුව න්‍යායාත්මකව මන්දාකිණි තැටිය හරහා ඈතට යත්ම තාරකා වල පරිභ‍්‍රමණ වේගය ක‍්‍රමයෙන් අඩුවිය යුතුය. (ප‍්‍රතිලෝම සමානුපාතයක්)
මෙයින් පැවසෙන්නේ විශ්වයේ පදාර්ථ වලින් වැඩි කොටසක් (90% ක්ම අඳුරු පදාර්ථය අඩංගු වන බවයි)
අඳුරු පදාර්ථ සමන්විත වන්නේ කුමන අංශු වලින්ද?
මුල්කාලයේදී (1960 පමණ) විද්‍යාඥයින් සිතාගෙන සිටියේ අඳුරු පදාර්ථ යනු සාමාන්‍ය පදාර්ථ වලින්ම (ඉලෙක්ට්‍රෝන, ප්‍රෝටෝන, නියුට්‍රෝන) සමන්විත අංශු විශේෂයක් බවයි විද්‍යාඥයින් විශ්වාස කලේ ප්‍රෝටෝන, නියුට්‍රෝන වැනි බැරියෝනික හා ඉලෙක්ට්‍රෝන වැනි Leptonකාණ්ඩයට අයත් බැරියෝනික නොවන නමුත් අදෘෂ්‍යමාන පදාර්ත වලින් අඳුරු පදාර්ථ සමන්විත බවයි.
නමුත් අඳුරු පදාර්ථ යනු අදෘෂ්‍යමාන බැරියෝතික පදාර්ථ හා Lepton වලට අයත් අප දන්නා (p,n,e) විය නොහැකි බව පසුව විද්‍යාඥයින් තීරණය කරන ලද්දේ ඒවායේ භෞතික හැසිරීම විශ්ලේෂණය කිරීම මගිනි.
වර්තමානයේදී විශ්වාස කරන ආකාරයට සුපර්නෝවා. කළු කුහර, නියුට්‍රෝන තරු වල බැරියෝනික මෙන්ම බැරියෝනික නොවන අඳුරු පදාර්ථ අඩංගු විය හැකි බවට විශ්වාස කරති.
නමුත් ගැටළුව නම් සෛද්ධාන්තිකව එසේ විය නොහැකි බව නිරීක්‍ෂණ මත පදනම් ගණනයන් මගින් අනාවරණය වීමයි. ඒ මෙසේය.
විශ්ව න්‍යාය විද්‍යාවේ ගණනයන් මගින් ප‍්‍රකාශවන්නේ විශ්වයේ පදාර්ථවල මුළු ස්කන්ධ ඝනත්වයෙන් මධ්‍යන්‍ය බැරියෝතික ඝනත්වය (Baryonic density) හි සාමාන්‍ය අගය 2% පමණ වන බවයි.
ගැටළුවනම් සියළුම දෘෂ්‍ය බැරියෝන වල ඝනතාවය ද (Visible bariyonic density) 2% පමණ වීමයි. එසේ නම් අදෘශ්‍යමාන බැරියෝන පිලිබඳව ප‍්‍රශ්නාර්ථයක් මතුවේ.
මේ අනුව අඳුරු බැරියෝතික (n,p වලින් සෑදුණු) අඳුරු පදාර්ථය පැවතීමේ ඉඩ ප‍්‍රස්ථාව නැති බව විද්‍යඥයින් මුලදී නිරීක්‍ෂණය කරනු ලැබිණි.
මේ අනුව අඳුරු පදාර්ථය අපට ඇසට දෘශ්‍යමාන වන ප්‍රෝටෝනල නියුට්‍රෝන වැනි බැරියෝනික ගණයට අයත් නොවන්නේ නම්ල අනිවාර්යයෙන්ම මෙම අඳුරු පදාර්ථ සෑදී ඇති අංශු විශේෂය (මහා පිපිරුම් ආකෘති වලට අනුව) මහා පිපිරුම සිදුවූ මොහොතේ දී අනිකුත් පදාර්ථ මෙන්ම ඇතිවිය යුතු පදාර්ථ විශේෂයක්ම විය යුතුය. (මහා පිපිරුමට අනුව විශ්වයේ සියළුම පදාර්ථ මහා පිපිරුම සිදු වූ අවස්ථාවේදී එම ක‍්‍රියාවලියේදී ආරම්භ වී ඇත)
1973 Ramanth Cowsik හා J.Me Clelland ප‍්‍රකාශ කරන ලද්දේ අඳුරු පදාර්ථ Neutrino (නියුටි‍්‍රනෝ) වලින් සමන්විත විය හැකි බවයි. පසුව සොයාගන්නා ලද්දේ අපට දෘශ්‍යය ලෙප්ටෝන අංශු වර්ගයක් වන ඉලෙක්ට්‍රෝන (e) වලින්ද අඳුරු පදාර්ථ සමන්විත විය නොහැකි බවයි.
අඳුරු පදාර්ත පිලිබඳ තවත් ඉඟියක් ලැබෙන්නේ විශ්වය පුරා පැතිර ඇති ක්ෂුද්‍ර තරංග පසුබිම විකිරණයෙනිග (CMBR)
ක්ෂුද්‍ර තරංග පසුබිම විකිරණය යනු; මහා පිපිරුමෙන් අවුරුදු 379000 කට පමණ පසු පදාර්ථයෙන් වෙන්වන විද්‍යුත් චුම්භක ශක්තිය දීර්ඝ කාලයක් තිස්සේ විශ්වීය ප‍්‍රසාරණයට ලක්වීමෙන් ඇතිවුණු වර්තමාන තත්වය වේ.
මහා පිපිරුම සහ විශ්වයේ විකාශය
මහා පිපිරුමෙන් අවු 379000 ක් දක්වා පදාර්ථ හා විද්‍යුත් චුම්භක ශක්තිය එක් වී පැවතුණු අතර අවු 379000 කට පසුව විද්‍යුත් චුම්භක ශක්තිය පදාර්ථ වලින් වෙන්වී ගිය අතර ඉතිරිවූ පදාර්ථ මගින් සැහැල්ලූ මූලද්‍රව්‍ය ඈතිවී ඒ මගින් මුලින් තාරකා බිහි වී එම තාරකා හා වායු වලා කැටි වි මුල්ම මන්දාකිණි නිර්මාණය වූ බවයි.
විශ්වන්‍යාය විද්‍යාවේ නූතනම සොයාගැනීම් වලට අනුව විද්‍යාඥයින් විශ්වාස කරන්නේ මහා පිපිරුමේදී අපට දෘශ්‍ය වන e,p,n අංශු පමණක් (දෘෂ්‍ය බැරියෝතික හා Lepton කාණ්ඩයට අයත් අංශු පමණක්) මහා පිපිරුමෙන් අවු 379000 කට පසුත් පැවතිනි නම්; කිසිම විටෙක සැහැල්ලූ මූලද්‍රව්‍ය ඇතිවී එම තරු මගින් මුල්ම මන්දාකිණි නිර්මාණය වීමේදී(Premodial gas clouds මගින් Premodial galaxies නිර්මාණය වීමේදී) මෙසේ වායු වලා කැටි වී ලගින් ඇසිරී ආදි මන්දාකිණි නිර්මාණය විය නොහැකි බවට විද්‍යාඥයින් විශ්වාස කරති.
මේ අනුව වර්තමානයේදී විද්‍යාඥයින් විශ්වාස කරන්නේ මහා පිපිරුමේ සිට අවු 379000 දක්වා කාලය විශ්වයේ පැවති අධික උෂ්ණත්වය හමුවේ පදාර්ථ හා විද්‍යුත් චුම්භක ශක්තිය (Photons) එක්ව පැවතුණු අඳුරු යුගයේදී එක්ව පැවතුණු ඇතැම් පදාර්ථ අංශුන් හා Photons අංශුන් අතර අන්තර්ක‍්‍රියා කිරීම නිසා (දුර්වල ලෙස එකිනෙක ප‍්‍රතික‍්‍රියා කිරීම නිසා) එම කාලයේදී විශ්වයේ නව අංශු විශේෂයක් ඇතිවුණු බව විද්‍යාඥයින් විශ්වාස කරති.
මෙසේ නිර්මාණය වූ පදාර්ථ වලට කුඩා ස්කන්ධයක් ඇති බවට විශ්වාස කරන අතර පදාර්ථ අංශු හා ෆෝටෝන අංශු දුර්වල ලෙස ප‍්‍රතික‍්‍රියා කිරීමෙන් ඇති වූ අංශු නිසා මුල්ම මන්දාකිණි නිර්මාණය වීමේදී දෘෂ්‍ය බැරියොතික හා ලෙප්ටෝනික පදාර්ත Photons උපද්‍රව්‍යයක් තොරව බැඳි තබාගැනීමට (ලගින් ඇසිරීමට) මෙම පදාර්ථ දායක වූ බව විද්‍යාඥයින් විශ්වාස කරනු ලබයි.
මෙසේ photon හා පදාර්ථ අංශු දුර්වල ලෙස අන්තර්ක‍්‍රියාකිරීම ඇතවුණු (hypothetical – උපකල්පිත) අංශූන් වර්තමානයේදී WIMPS (Weakly Intaracting Massive Particles) ලෙස හැඳින්වේ.
අඳුරු පදාර්ථය සහ අඳුරු ශක්තියේ පැතිරීම එදා සහ අද
ක‍්‍රි.ව. 2000 පමණ සිට අද දක්වා Particle Physies වල සිඝ්‍ර දියුණවත් සමඟ Particle accelarators (අඳුරු ත්වරක) මගින් දීර්ඝකාලීනව සිදුකරන පද පරීක්‍ෂණ වල ප‍්‍රතිඵල ලෙස මේ වන විට උපකල්පිත නමුත් ක්වෝන්ටම් යාන්ත‍්‍ර විද්‍යාවේ ආකෘති වලට අනුකූලවන අදෘශ්‍යමාන කල්පිත පදාර්ථ අංශු වර්ග කිහිපයක් සොයාගැනීමට විද්‍යාඥයින් සමත්ව සිටිති. මේවා සියල්ලම දෘශ්‍ය නොවුණත් ගුණ අනුව (spin,charge) වැනි භෞතික ගුණ අනුව විශ්වයේ උපපරමාණුක අංශු බෙදෙන මූලිකම කොටස් දෙක වන Hadrans (Baryons) හා Leptons (Non baryonic) වලට බෙදා ඇත.
වර්තමානයේ අංශු භෞතික විද්‍යාඥයින්ට අනුව වර්තමානයේ දී අඳුරු පදාර්ථයට අයත් ප‍්‍රධාන ආකාර දෙකක් පවතීග එනම් උණුසුම් අඳුරු පදාර්ථය(Hot dark matter) හා සිසිල් අඳුරු පදාර්ථය (Cold dark matter) යන කොටස් දෙකයි.
උණුසුම් අඳුරු පදාර්ථ මූලිකව සෑදී ඇත්තේ නියුටි‍්‍රනෝ (Neutrino) මගිනි මේවා මහා පිපිරුමේදී මූලිකවම නිර්මාණය වූ අතර අවකාශය පුරා Cosmic background Neutrino ලෙස ඉතා ඉහල ප‍්‍රවේග වලින් (ආලෝකයේ ප‍්‍රවේණියට ඉතා ආසන්න ප‍්‍රවේග වලින්) ගමන් කරයි. මීට අමතරව අතිනවතරු පිපිරුම් වලදී මෙන්ම තාරකා වල න්‍යෂ්ඨික විලයන ප‍්‍රතික‍්‍රියා වලදීද නිර්මාණය වේ.
සිසිල් අඳුරු පදාර්ථ නිර්මාණය වී ඇත්තේ WIMPs මගිනි. මූලිකවම මේවා නිර්මාණය වූවායැයි සැලකෙන්නේ මහා පිපිරුමෙන් පසුව විශ්වයේ අඳුරු යුගයේදී පදාර්ථ හා විද්‍යුත් චුම්භක ශක්තිය (ෆෝටෝන) අතර සිදුවූ අන්තර් ක‍්‍රියා මගින් බව බොහෝ විද්‍යාඥයින්ගේ අදහසයි. එසේම කළු කුහර, Jovian Planets, දුඹුරු වාමන තාරකා තුළ (Massive and Compact Halo Objects – MACHO ) මෙම WIMP අන්තර්ගත වේයැයි සැලකේ.
අඳුරු පදාර්ථයට අයත්යැයි සැලකෙන ප‍්‍රධාන උපපරමාණුක අංශුන්
Cold Dark Matter (සිසිල් අඳුරු පදාර්ථ)
Photino
Zino
Higgsino
Wino
Axions
WIMPs
Hot Dark Matter (උණුසුම් අඳුරු පදාර්ථ)
1.Neutrino
Mu Neutrino -Leptons
Tau Neutrino- Leptons
Electro Neutrino – Leptons
No comments:
Post a Comment