Dark Matter म्हणजे काय? विज्ञानातील सर्वात मोठ्या रहस्याचा उलगडा!
LUX-ZEPLIN (LZ) प्रयोगात डार्क मॅटरविषयी नेमका काय पुरावा मिळाला? अमेरिकेतील १ मैल खोल खाणीत सुरू असलेल्या संशोधनाचा आणि ‘डार्क मॅटर’चा सोप्या मराठीत सविस्तर आढावा.
अथांग पसरलेल्या या अंतराळात अशा असंख्य गोष्टी आहेत ज्यांचा विचार केला तरी मानवी बुद्धी चक्रावून जाते. आपण उघड्या डोळ्यांनी किंवा महाकाय दुर्बिणीने जे काही पाहतो—म्हणजेच सूर्य, तारे, चंद्र, ग्रह, विविध आकाशगंगा आणि अगदी आपण स्वतः… हे सर्व मिळून या अफाट विश्वाचा केवळ ५ टक्के भाग बनवतात!
मग प्रश्न पडतो की उरलेले ९५ टक्के ब्रह्मांड नेमके कशाने बनले आहे? याचे उत्तर भौतिकशास्त्रात ‘डार्क मॅटर’ (२७%) आणि ‘डार्क एनर्जी’ (६८%) असे दिले जाते. सध्या अमेरिकेतील एका प्रयोगामुळे डार्क मॅटर हा विषय जगभरात प्रचंड चर्चेत आला आहे. पण हा डार्क मॅटर नेमका काय प्रकार आहे आणि जगातील सर्व महान वैज्ञानिक त्याच्या मागे का लागले आहेत? हे सविस्तर समजून घेऊया.
Table of Contents (Dark Matter)
अचानक डार्क मॅटरची चर्चा का सुरू झाली? (LUX-ZEPLIN Experiment)
अमेरिकेतील साऊथ डकोटा (South Dakota) राज्यातील लीड (Lead) शहरात जमिनीखाली तब्बल १ मैल (सुमारे १.६ किलोमीटर) खोल सॅनफोर्ड अंडरग्राउंड रिसर्च फॅसिलिटी (SURF) ही अत्याधुनिक प्रयोगशाळा आहे. तिथे LUX-ZEPLIN (LZ Collaboration) नावाचा एक आंतरराष्ट्रीय वैज्ञानिक प्रयोग सुरू आहे.
या प्रयोगात १० टन अतिशुद्ध द्रव झेनॉन (Liquid Xenon) भरलेली एक भव्य टँक वापरण्यात आली आहे. नुकतेच तिथल्या अतिसंवेदनशील डिटेक्टर्सनी अशा एका अतिसूक्ष्म कणाची हालचाल (Signal) नोंदवली आहे, जो डार्क मॅटरचा थेट WIMP (Weakly Interacting Massive Particle) कण असू शकतो असा प्राथमिक अंदाज वर्तवला जात आहे.
या प्रयोगात अमेरिकेतील ‘लॉरेन्स बर्केली नॅशनल लॅबोरेटरी’ (Berkeley Lab), ब्रिटन आणि कोरियातील शेकडो भौतिकशास्त्रज्ञ एकत्र काम करत आहेत. डार्क मॅटरचा थेट पुरावा मिळण्याच्या दृष्टीने ही विज्ञानाच्या इतिहासातील आजवरची सर्वात मोठी घडामोड मानली जात आहे.
नेमका काय आहे हा ‘DARK MATTER‘?
इथे ‘डार्क’ या शब्दाचा अर्थ काळा किंवा अंधारा असा नसून ‘अदृश्य’ असा होतो.
आपल्या सभोवताली असणारा कोणताही पदार्थ—मग तो दगड असो, पाणी असो वा हवा—प्रकाशाला परावर्तित करतो किंवा शोषून घेतो. त्यामुळेच ती वस्तू आपल्या डोळ्यांना किंवा दुर्बिणीला दिसू शकते. परंतु, डार्क मॅटरचा स्वभाव पूर्णपणे वेगळा आहे:
- तो कोणताही प्रकाश उत्सर्जित करत नाही.
- तो प्रकाश शोषून घेत नाही.
- तो प्रकाशाला परावर्तितही करत नाही.
थोडक्यात सांगायचे तर, तो कोणत्याही आधुनिक दुर्बिणीने किंवा एक्स-रे उपकरणाने थेट पाहणे आजतरी अशक्य आहे.
जर दिसतच नाही, तर तो आहे हे कसे समजले?
हा प्रश्न कोणाच्याही मनात येणे साहजिक आहे. वैज्ञानिकांना डार्क मॅटरचा पत्ता त्याच्या गुरुत्वाकर्षण प्रभावामुळे (Gravity) लागला.
१९३० च्या दशकात स्विस-अमेरिकन खगोलशास्त्रज्ञ फ्रिट्झ झ्विकी (Fritz Zwicky) आणि पुढे १९७० मध्ये अमेरिकन खगोलशास्त्रज्ञ वेरा रुबिन (Vera Rubin) यांनी आकाशगंगांचा (Galaxies) अभ्यास करताना एक विचित्र गोष्ट पाहिली. आकाशगंगेच्या कडेला असलेले तारे ज्या प्रचंड वेगाने फिरत होते, त्या वेगाने ते अंतराळात भिरकावले जायला हवे होते. कारण आपल्याला दिसणाऱ्या ताऱ्यांचे आणि ग्रहांचे एकूण गुरुत्वाकर्षण त्यांना एकत्र पकडून ठेवण्यासाठी मुळीच पुरेसे नव्हते.
तरीही सर्व तारे आणि संपूर्ण आकाशगंगा एका विशिष्ट रचनेत घट्ट बांधलेली होती. याचा अर्थ तिथे असा एखादा अदृश्य घटक उपस्थित आहे, ज्याचे अफाट गुरुत्वाकर्षण या सर्व ताऱ्यांची धरपकड करून ठेवत आहे. या अदृश्य घटकालाच विज्ञानाने ‘DARK MATTER’ असे नाव दिले.
डार्क मॅटर आणि डार्क एनर्जी मधील फरक
बऱ्याचदा लोक या दोन्ही संकल्पनांमध्ये गोंधळ करतात. पण या दोन्ही गोष्टी विश्वामध्ये पूर्णपणे विरुद्ध भूमिका बजावतात:
- डार्क मॅटर (Dark Matter): हे एका गुरुत्वाकर्षण डिंकासारखे (Cosmic Glue) काम करते. ते संपूर्ण ब्रह्मांड आणि आकाशगंगांना एकत्र बांधून ठेवण्याचा प्रयत्न करते.
- डार्क एनर्जी (Dark Energy): हे दूर लोटणाऱ्या बलासारखे काम करते. यामुळे आपले ब्रह्मांड सातत्याने आणि अत्यंत वेगाने रुंदावत (Expand होत) चालले आहे.
शास्त्रज्ञ १ मैल जमिनीखाली हा शोध का घेत आहेत?
कारण हा घटक अंतराळात उघड्यावर शोधणे कठीण आहे. पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर सूर्य आणि अंतराळातून येणाऱ्या कॉस्मिया रेडिएशनचा प्रचंड व्यत्यय असतो. त्यामुळे साऊथ डकोटा येथील जुन्या सोन्याच्या खाणीत १ मैल खोलवर ही प्रयोगशाळा उभारण्यात आली आहे, जेणेकरून बाहेरील सर्व रेडिएशन खडकांमुळे अडवले जाईल.
तिथे अतिथंड द्रव झेनॉनने भरलेल्या टाकीमध्ये जेव्हा एखादा अदृश्य Dark Matter चा कण झेनॉनच्या अणूला धडकेल, तेव्हा प्रकाशाची एक सूक्ष्म चमक निर्माण होते. LUX-ZEPLIN च्या महाकाय उपकरणांनी हीच सूक्ष्म चमक पकडण्याचा यशस्वी प्रयत्न केला आहे.
हा शोध मानवजातीसाठी का महत्त्वाचा आहे?
१. ब्रह्मांडाचे मूळ समजणे: जर आपल्याला Dark Matter चे कोडे उलगडले, तर आपले ब्रह्मांड बिग बँकनंतर नेमके कसे तयार झाले आणि भविष्यात त्याचा शेवट कसा होईल, हे मानवाला अचूक समजेल.
२. भौतिकशास्त्राची नवी दिशा: अल्बर्ट आईन्स्टाईन आणि आयझॅक न्यूटन यांच्या नियमांच्या पलीकडे जाऊन निसर्गाचे नवीन आणि अज्ञाताचे नियम मानवाला शिकायला मिळतील.
३. भविष्यातील क्रांतीकारी तंत्रज्ञान: भूतकाळात जेव्हा वैज्ञानिक अणू किंवा इलेक्ट्रॉनचा शोध घेत होते, तेव्हा त्याचा वापर काय होईल हे कोणालाच माहीत नव्हते. पण आज त्याच शोधांमुळे स्मार्टफोन, इंटरनेट, संगणक आणि एमआरआयसारख्या वैद्यकीय प्रणाली जन्माला आल्या. Dark Matter चा शोधही भविष्यात मानवी तंत्रज्ञानाला एका अभूतपूर्व उंचीवर नेऊ शकतो.
निष्कर्ष
Dark Matter हा संपूर्ण ब्रह्मांडाचा गाभा आणि त्याला सावरून धरणारा असा अदृश्य घटक आहे, जो स्वतः दिसत नसला तरी त्याचे अस्तित्व सर्वत्र जाणवते. साऊथ डकोटातील LUX-ZEPLIN प्रयोगातून समोर येत असलेले नवीन पुरावे जर अंतिम चाचणीत सिद्ध झाले, तर तो विज्ञानाच्या इतिहासातील २१ व्या शतकातील सर्वात मोठा शोध ठरेल!