دور دراز کہکشاؤں میں ہیلیم کی پیمائش سے ماہرین طبیعیات کو یہ بصیرت مل سکتی ہے کہ کائنات کیوں موجود ہے

افلاطون کے ذریعہ دوبارہ شائع کیا گیا۔

فالونگ: 0

جب میرے جیسے نظریاتی طبیعیات دان کہتے ہیں کہ ہم اس بات کا مطالعہ کر رہے ہیں کہ کائنات کیوں موجود ہے، تو ہم فلسفیوں کی طرح لگتے ہیں۔ لیکن جاپان کا استعمال کرتے ہوئے محققین کی طرف سے جمع کردہ نئے ڈیٹا سبارو دوربین اسی سوال میں بصیرت کا انکشاف کیا ہے۔

بگ بینگ کائنات کو کک اسٹارٹ کیا۔ جیسا کہ ہم اسے 13.8 بلین سال پہلے جانتے ہیں۔ بہت سے نظریات پارٹیکل فزکس میں یہ تجویز کیا گیا ہے کہ کائنات کے تصور میں پیدا ہونے والے تمام مادّے کے لیے، اس کے ساتھ برابر مقدار میں اینٹی میٹر پیدا ہونا چاہیے تھا۔ اینٹی میٹر، مادے کی طرح، کمیت رکھتا ہے اور جگہ لیتا ہے۔ تاہم، antimatter ذرات اپنے متعلقہ مادے کے ذرات کی مخالف خصوصیات کو ظاہر کرتے ہیں۔

جب مادے اور اینٹی میٹر کے ٹکڑے آپس میں ٹکراتے ہیں تو وہ ایک طاقتور دھماکے میں ایک دوسرے کو نیست و نابود کر دیں۔، صرف توانائی چھوڑ کر۔ ان نظریات کے بارے میں حیران کن بات جو مادے اور اینٹی میٹر کے برابر توازن کی تخلیق کی پیشین گوئی کرتے ہیں وہ یہ ہے کہ اگر وہ سچ ہوتے تو کائنات کو خالی چھوڑ کر دونوں ایک دوسرے کو مکمل طور پر فنا کر دیتے۔ تو کائنات کی پیدائش کے وقت اینٹی میٹر سے زیادہ مادہ ضرور موجود ہوگا، کیونکہ کائنات خالی نہیں ہے۔ یہ ایسی چیزوں سے بھرا ہوا ہے جو مادے سے بنی ہے، جیسے کہکشائیں، ستارے اور سیارے۔ تھوڑا سا اینٹی میٹر ہمارے ارد گرد موجود ہے، لیکن یہ بہت نایاب ہے.

ایک سبارو ڈیٹا پر کام کرنے والے ماہر طبیعیاتمیں اس نام نہاد میں دلچسپی رکھتا ہوں۔ مادّہ-اینٹی میٹر کی توازن کا مسئلہ. ہمارے میں حالیہ تحقیق، میرے ساتھیوں اور میں نے محسوس کیا کہ دور دراز کہکشاؤں میں ہیلیم کی مقدار اور قسم کی دوربین کی نئی پیمائش اس دیرینہ راز کا حل پیش کر سکتی ہے۔

بگ بینگ کے بعد

بگ بینگ کے بعد پہلی ملی سیکنڈ میں، کائنات گرم، گھنی اور پروٹون، نیوٹران اور الیکٹران جیسے ابتدائی ذرات سے بھری ہوئی تھی۔ پلازما میں تیرنا. ذرات کے اس تالاب میں بھی موجود تھے۔ neutrinos، جو بہت چھوٹے، کمزور طور پر بات چیت کرنے والے ذرات ہیں، اور اینٹی نیوٹرینو، ان کے اینٹی میٹر کے ہم منصب ہیں۔

طبیعیات دانوں کا خیال ہے کہ بگ بینگ کے صرف ایک سیکنڈ بعد، روشنی کا مرکز ہائیڈروجن جیسے عناصر اور ہیلیم بننا شروع ہوا۔ یہ عمل کے طور پر جانا جاتا ہے بگ بینگ نیوکلیو سنتھیسس. تشکیل نیوکلی کے بارے میں تھے 75 فیصد ہائیڈروجن نیوکلیائی اور 24 فیصد ہیلیم نیوکلیائی، نیز بھاری نیوکللی کی چھوٹی مقدار۔

طبیعیات کمیونٹی کی سب سے زیادہ قبول شدہ نظریہ ان مرکزوں کی تشکیل پر ہمیں بتاتا ہے کہ نیوٹرینو اور اینٹی نیوٹرینو نے خاص طور پر ہیلیم نیوکلی کی تخلیق میں بنیادی کردار ادا کیا۔

ابتدائی کائنات میں ہیلیم کی تخلیق دو قدمی عمل میں ہوئی۔ سب سے پہلے، نیوٹران اور پروٹون ایک سے دوسرے میں تبدیل ہوتے ہیں۔ عمل کی سیریز نیوٹرینو اور اینٹی نیوٹرینو شامل ہیں۔ جیسے جیسے کائنات ٹھنڈی ہوئی، یہ عمل رک گئے اور پروٹان اور نیوٹران کا تناسب مقرر کیا گیا تھا۔.

نظریاتی طبیعیات دان کے طور پر، ہم یہ جانچنے کے لیے ماڈل بنا سکتے ہیں کہ کس طرح پروٹان اور نیوٹران کا تناسب ابتدائی کائنات میں نیوٹرینو اور اینٹی نیوٹرینو کی نسبتہ تعداد پر منحصر ہے۔ اگر مزید نیوٹرینو موجود تھے۔، پھر ہمارے ماڈل زیادہ پروٹون دکھاتے ہیں اور اس کے نتیجے میں کم نیوٹران موجود ہوں گے۔

جیسے جیسے کائنات ٹھنڈی ہوئی، ہائیڈروجن، ہیلیم اور دیگر عناصر ان پروٹون اور نیوٹران سے بنتا ہے۔. ہیلیم دو پروٹون اور دو نیوٹران سے بنا ہے، اور ہائیڈروجن صرف ایک پروٹون ہے اور کوئی نیوٹران نہیں۔ لہذا ابتدائی کائنات میں جتنے کم نیوٹران دستیاب ہوں گے، اتنا ہی کم ہیلیم پیدا ہوگا۔

کیونکہ نیوکلی بگ بینگ نیوکلیو سنتھیسس کے دوران بنتا ہے۔ آج بھی مشاہدہ کیا جا سکتا ہےسائنس دان اندازہ لگا سکتے ہیں کہ ابتدائی کائنات کے دوران کتنے نیوٹرینو اور اینٹی نیوٹرینو موجود تھے۔ وہ یہ کام خاص طور پر ان کہکشاؤں کو دیکھ کر کرتے ہیں جو ہائیڈروجن اور ہیلیم جیسے ہلکے عناصر سے مالا مال ہیں۔

ایک خاکہ جس میں دکھایا گیا ہے کہ کس طرح پروٹون اور نیوٹران ہیلیم ایٹم بناتے ہیں۔ — ہائی انرجی پارٹیکلز کے تصادم کے سلسلے میں، ہیلیم جیسے عناصر ابتدائی کائنات میں بنتے ہیں۔ یہاں، ڈی کا مطلب ڈیوٹیریم ہے، ہائیڈروجن کا ایک آاسوٹوپ جس میں ایک پروٹون اور ایک نیوٹران ہے، اور γ کا مطلب ہے فوٹون، یا روشنی کے ذرات۔ دکھائے گئے سلسلہ کے رد عمل کے سلسلے میں، پروٹون اور نیوٹران فیوز ہو کر ڈیوٹیریم بنتے ہیں، پھر یہ ڈیوٹیریم نیوکلی فیوز ہو کر ہیلیم نیوکلی بنتے ہیں۔ تصویری کریڈٹ: این کیتھرین برنز

ہیلیم میں ایک اشارہ

پچھلے سال، سبارو کولابریشن - سبارو دوربین پر کام کرنے والے جاپانی سائنسدانوں کے ایک گروپ نے ڈیٹا جاری کیا۔ 10 کہکشائیں۔ ہمارے اپنے سے بہت باہر جو تقریباً خصوصی طور پر ہائیڈروجن اور ہیلیم سے بنی ہیں۔

ایک ایسی تکنیک کا استعمال جو محققین کو مختلف عناصر کو ایک دوسرے سے ممتاز کرنے کی اجازت دیتی ہے۔ روشنی کی طول موج کی بنیاد پر دوربین میں مشاہدہ کیا گیا، سبارو سائنس دانوں نے اس بات کا تعین کیا کہ ان 10 کہکشاؤں میں سے ہر ایک میں کتنی ہیلیم موجود ہے۔ اہم بات یہ ہے کہ انہوں نے پہلے سے قبول شدہ تھیوری کی پیش گوئی سے کم ہیلیم پایا۔

اس نئے نتیجے کے ساتھ، میں نے اور میرے ساتھیوں کو تلاش کرنے کے لیے پیچھے ہٹ کر کام کیا۔ نیوٹرینو اور اینٹی نیوٹرینو کی تعداد ڈیٹا میں موجود ہیلیم کی کثرت پیدا کرنے کے لیے ضروری ہے۔ اپنی نویں جماعت کی ریاضی کی کلاس کے بارے میں سوچیں جب آپ سے ایک مساوات میں "X" کو حل کرنے کے لیے کہا گیا تھا۔ میری ٹیم نے جو کیا وہ بنیادی طور پر اس کا زیادہ نفیس ورژن تھا، جہاں ہمارا "X" نیوٹرینو یا اینٹی نیوٹرینو کی تعداد تھا۔

پہلے سے منظور شدہ نظریہ نے پیش گوئی کی تھی کہ ابتدائی کائنات میں نیوٹرینو اور اینٹی نیوٹرینو کی ایک ہی تعداد ہونی چاہیے۔ تاہم، جب ہم نے نئے ڈیٹا سیٹ سے مماثل پیشین گوئی کرنے کے لیے اس تھیوری کو ٹوئیک کیا، ہم نے اسے پایا نیوٹرینو کی تعداد اینٹی نیوٹرینو کی تعداد سے زیادہ تھی۔

یہ سب کیا مطلب ہے؟

نئے ہیلیئم سے بھرپور کہکشاں کے اعداد و شمار کے اس تجزیے کا ایک دور رس نتیجہ ہے- اسے مادے اور اینٹی میٹر کے درمیان عدم توازن کی وضاحت کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ سبارو ڈیٹا ہمیں براہ راست اس عدم توازن کے ذریعہ کی طرف اشارہ کرتا ہے: نیوٹرینو۔ اس مطالعہ میں، میں اور میرے ساتھیوں نے ثابت کیا کہ ہیلیم کی یہ نئی پیمائش ابتدائی کائنات میں اینٹی نیوٹرینو سے زیادہ نیوٹرینو ہونے کے ساتھ مطابقت رکھتی ہے۔ کے ذریعے معلوم اور ممکنہ ذرہ طبیعیات کے عمل، نیوٹرینو میں عدم توازن تمام معاملات میں ایک غیر متناسب شکل میں پھیل سکتا ہے۔

ہمارے مطالعہ کا نتیجہ نظریاتی طبیعیات کی دنیا میں ایک عام قسم کا نتیجہ ہے۔ بنیادی طور پر، ہم نے ایک قابل عمل طریقہ دریافت کیا ہے جس میں مادّہ-اینٹی میٹر کی مطابقت پیدا کی جا سکتی تھی، لیکن اس کا مطلب یہ نہیں کہ یہ یقینی طور پر اس طریقے سے پیدا ہوا تھا۔ حقیقت یہ ہے کہ ڈیٹا ہمارے نظریہ کے ساتھ فٹ بیٹھتا ہے اس بات کا اشارہ ہے کہ ہم نے جو نظریہ تجویز کیا ہے وہ صحیح ہوسکتا ہے، لیکن صرف اس حقیقت کا مطلب یہ نہیں ہے کہ ایسا ہے۔

تو، کیا یہ چھوٹے چھوٹے نیوٹرینو پرانے سوال کا جواب دینے کی کلید ہیں، "کچھ بھی کیوں موجود ہے؟" اس نئی تحقیق کے مطابق، وہ صرف ہوسکتے ہیں.

یہ مضمون شائع کی گئی ہے گفتگو تخلیقی العام لائسنس کے تحت. پڑھو اصل مضمون.

تصویری کریڈٹ: ناسا