दक्षिण कोरियाई सैद्धांतिक भौतिकविदों द्वारा प्रस्तावित नए सिद्धांत के अनुसार, डार्क मैटर का जन्म फर्मी बॉल्स से हुआ था, जो उप-परमाणु कणों के क्वांटम "बैग" थे जो ब्रह्मांड की सुबह के दौरान घने "जेब" में पैक किए गए थे। यह सिद्धांत इस तथ्य की व्याख्या करने का दावा करता है कि ब्रह्मांड में सामान्य, दृश्यमान पदार्थ पर डार्क मैटर क्यों हावी होने लगा।
दक्षिण कोरिया में सियोल नेशनल यूनिवर्सिटी में सैद्धांतिक भौतिकी केंद्र के सैद्धांतिक भौतिकविदों ने सुझाव दिया है कि रहस्यमय और मायावी डार्क मैटर बिग बैंग से बचे तथाकथित फर्मी गेंदों से बना हो सकता है। उन्होंने अपना लेख arXiv.org इलेक्ट्रॉनिक प्रीप्रिंट साइट पर प्रकाशित किया।
फर्मी गेंदें काल्पनिक ब्रह्माण्ड संबंधी वस्तुएं हैं जो सहज समरूपता के टूटने और बाद के चरण संक्रमण के कारण शुरुआती ब्रह्मांड की स्थितियों में प्रकट हो सकती हैं। उन्हें फर्मी बुलबुले के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए, मिल्की वे में विशाल संरचनाएं फर्मी गामा-रे टेलीस्कोप के नाम पर हैं और केंद्रीय सुपरमैसिव ब्लैक होल की गतिविधि द्वारा बनाई गई हैं।
डार्क मैटर एक रहस्यमय पदार्थ है जो केवल गुरुत्वाकर्षण के माध्यम से सामान्य पदार्थ के साथ इंटरैक्ट करता है और प्रकाश के साथ इंटरैक्ट नहीं करता है। एक बार की बात है, परिकल्पनाओं को सामने रखा गया है जिसके अनुसार डार्क मैटर में ब्रह्मांड में प्रवेश करने वाले छोटे ब्लैक होल शामिल हो सकते हैं, लेकिन संख्यात्मक अनुमानों ने ऐसी संभावना को बाहर रखा है: ऐसे ब्लैक होल की संख्या, साथ ही साथ तारकीय द्रव्यमान के ब्लैक होल, है "ब्रह्मांड के बजट" को अभिसरण करने के लिए बहुत छोटा है, जिसे विभिन्न प्रयोगात्मक डेटा (प्लैंक अंतरिक्ष वेधशाला से, सुपरनोवा के अवलोकन से, आदि) से जाना जाता है: केवल 5% सामान्य (बैरोनिक) पदार्थ होना चाहिए, 27% अंधेरा होना चाहिए पदार्थ और 68% डार्क एनर्जी। ब्रह्मांड के पूरे इतिहास में, इतने सितारे नहीं बने हैं कि, उनकी मृत्यु के बाद, उन्होंने पर्याप्त संख्या में ब्लैक होल को जन्म दिया, जिसका द्रव्यमान उपलब्ध डार्क मैटर की संपूर्ण मात्रा की व्याख्या करेगा। फिलहाल, कोल्ड डार्क मैटर के सिद्धांत को मानक माना जाता है, और इसके घटक कणों की भूमिका के लिए सबसे संभावित उम्मीदवार अभी तक ज्ञात WIMPs हैं - कमजोर रूप से बड़े पैमाने पर बातचीत करने वाले कण।
नए सिद्धांत के अनुसार, मांगे गए ब्लैक होल एक बार फर्मी गेंदों या उप-परमाणु कणों के क्वांटम "बैग" से उत्पन्न हो सकते हैं - फर्मियन - जो ब्रह्मांड की उत्पत्ति के दौरान घने "जेब" में मिश्रित होते हैं। यह सिद्धांत इस तथ्य की व्याख्या करने का दावा करता है कि ब्रह्मांड में सामान्य, दृश्यमान पदार्थ पर डार्क मैटर क्यों हावी होने लगा।
सेंटर फॉर सेंटर के एक शोधकर्ता ने कहा, "हमने पाया कि कुछ मामलों में फर्मी गेंदों को इतनी कसकर पैक किया जा सकता है कि उनमें फर्मियन एक-दूसरे के बहुत करीब थे, इससे फर्मी गेंद गिर गई और इसे ब्लैक होल में बदल दिया गया।" लाइव साइंस के साथ एक साक्षात्कार में सियोल नेशनल के-पैन से विश्वविद्यालय में सैद्धांतिक भौतिकी।
उसी सेंटर फॉर थियोरेटिकल फिजिक्स के ज़ी और उनके सहयोगी कियोहारू कवानाघ ने एक परिदृश्य विकसित किया जिसमें बताया गया कि कैसे डार्क मैटर अंतरिक्ष पर हावी होने लगा। ऐसे समय में जब ब्रह्मांड एक सेकंड से भी कम समय में था, उसमें भौतिक नियमों के अविश्वसनीय परिवर्तन हो रहे थे। कण जाल में गिर गए, संरचनाओं में इतने संकुचित हो गए कि वे केवल ढह सकते थे और ब्लैक होल में बदल सकते थे। फिर इन ब्लैक होल ने पूरे ब्रह्मांड को भर दिया, प्रायोगिक विधियों द्वारा स्थापित समान "बजट" प्रदान किया - सामान्य, बैरोनिक पदार्थ पर दो अन्य के रूप में अभी तक ज्ञानी घटकों का स्पष्ट प्रभुत्व।
ब्लैक होल, डार्क मैटर की तरह, प्रकाश का उत्सर्जन नहीं करते हैं, इसलिए वे, सिद्धांत रूप में, छिपे हुए द्रव्यमान का स्रोत बन सकते हैं। "चूंकि ब्लैक होल गैर-चमकदार और कॉम्पैक्ट वस्तुएं हैं, इसलिए उनके डार्क मैटर उम्मीदवारों को सबसे प्राकृतिक तरीके से माना जाना चाहिए," ज़ी कहते हैं।
प्रारंभिक ब्रह्मांड में मौजूद चरम स्थितियां भौतिक प्रक्रियाओं में बदलाव की अनुमति देती हैं जो आधुनिक अंतरिक्ष की सामान्य परिस्थितियों में पहले से ही असंभव हैं। नए सिद्धांत में पहला घटक हिग्स क्षेत्र की तरह एक अदिश क्षेत्र है, जो सभी अंतरिक्ष में व्याप्त है और कणों को उनका द्रव्यमान देता है। जैसे-जैसे ब्रह्मांड का विस्तार और ठंडा होता गया, इस अदिश क्षेत्र में एक चरण संक्रमण हुआ, जो एक अन्य क्वांटम यांत्रिक अवस्था में परिवर्तित हुआ। इस चरण के संक्रमण ने एक साथ पूरे ब्रह्मांड को एक साथ प्रभावित नहीं किया। प्रारंभ में, केवल अलग-अलग क्षेत्र दिखाई दिए, जिनमें संक्रमण पहले ही शुरू हो चुका था, और फिर यह सब आगे फैल गया, जैसे कि सॉस पैन में पानी कैसे उबलता है, बड़े और बड़े बुलबुले बनते हैं। "इस प्रक्रिया को प्रथम-क्रम चरण संक्रमण कहा जाता है: पानी एक तरल चरण से गैसीय अवस्था में जाता है, लेकिन शुरू में गैस केवल बढ़ते बुलबुले के रूप में दिखाई देती है," सीई ने समझाया।
अदिश क्षेत्र की नई अवस्था, जो अब जमीनी अवस्था बन रही है, इन बिंदुओं से उबलते बुलबुले की धारा के समान फैलती है। आखिरकार, बुलबुले पूरी तरह से एक दूसरे के साथ विलीन हो जाते हैं, और अदिश क्षेत्र अपने चरण संक्रमण को पूरा करता है।
हालांकि, प्राइमरी ब्लैक होल बनाने के लिए, जो कि डार्क मैटर हैं, ज़ी और कवानाघ को एक और घटक की आवश्यकता थी। उन्होंने अपने मॉडल में एक नए प्रकार का फ़र्मियन जोड़ा। फ़र्मियन अर्ध-पूर्णांक स्पिन वाले कण होते हैं, जिसमें इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन शामिल होते हैं जो सभी सामान्य परमाणु बनाते हैं।
बहुत प्रारंभिक ब्रह्मांड में, ये फ़र्मियन एक अदिश क्षेत्र में स्वतंत्र रूप से चले गए, लेकिन वे ऊपर वर्णित चरण संक्रमण के दौरान ब्रह्मांड की नई जमीनी अवस्था के छोटे झाग वाले "बुलबुले" में प्रवेश नहीं कर सके। जैसे-जैसे बुलबुले बढ़ते गए, फर्मियन शेष जेबों में जमा होते गए, फर्मी गेंदें बन गईं। हालांकि, इन फर्मों के बीच अभिनय करने वाला एक अतिरिक्त बल था, जिसे युकावा इंटरैक्शन के रूप में जाना जाता है, जो दक्षिण कोरियाई सिद्धांतकारों द्वारा उनके पेपर में प्रस्तावित एक ही स्केलर क्षेत्र के कारण होता है। फ़र्मियन आमतौर पर एक ही क्वांटम अवस्था में और छोटी मात्रा में गिरने से बचते हैं, लेकिन अदिश क्षेत्र ने उन्हें बातचीत के बल में जोड़ा जिसने इस प्राकृतिक प्रतिकर्षण को दबा दिया। मान लीजिए कि प्रोटॉन और न्यूट्रॉन और भी छोटे कणों से बने होते हैं जिन्हें क्वार्क कहा जाता है। क्वार्क भी फर्मियन होते हैं, एक ही अवस्था में गिरने से बचते हैं, लेकिन अतिरिक्त परमाणु बल (मजबूत संपर्क) उन्हें एक साथ चिपका देता है। इस तरह के बल का एक एनालॉग युकावा इंटरेक्शन है जो से और कवानाघ मॉडल में अभिनय करता है।
दक्षिण कोरियाई सिद्धांत के अनुसार, एक बार चरण संक्रमण पूरा हो जाने के बाद, फर्मी गेंदों के भाग्य को सील कर दिया गया था। तेजी से बदलते ब्रह्मांड के छोटे "जेबों" में निचोड़ा हुआ, फर्मियन के गुच्छा विनाशकारी रूप से ध्वस्त हो गए, जिससे बड़ी संख्या में छोटे ब्लैक होल बन गए। ये ब्लैक होल चरण संक्रमण के अंत तक जीवित रहे और ब्रह्मांड को डार्क मैटर के रूप में भर दिया।
