Thursday, December 1, 2022
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क्या भौतिकविदों ने प्रकृति का एक नया मौलिक नियम पाया है?

जब भी भौतिकी की दुनिया में कोई बड़ी खबर होती है, तो हममें से अधिकांश अजीबोगरीब, सिर-घूमने वाले विवरणों में निष्ठुर उत्तेजना और पूरी तरह से घबराहट के बारे में प्रतिक्रिया करते हैं। कल भी ऐसा ही हुआ था। शिकागो के पास फ़र्मिलाब के शोधकर्ताओं ने एक प्रयोग के परिणामों की घोषणा की प्रकृति की एक नई ताकत का सुझाव अपने निष्कर्षों में काम पर हो सकता है।

भौतिकविदों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम म्यूऑन नामक अल्पकालिक उपपरमाण्विक कणों के व्यवहार का अध्ययन कर रही थी। उन्होंने उन्हें एक कण त्वरक के चारों ओर चोट पहुंचाते हुए भेजा और एक चुंबकीय क्षेत्र के लागू होने पर बारीकी से देखा। संक्षिप्त व्याख्या यह है कि उन्होंने वह नहीं किया जो वे करने वाले थे।

मानक मॉडल कण भौतिकी, वास्तविकता के निर्माण खंडों को समझने के लिए हमारे पास सबसे अच्छा खाका है, मुनियों की भविष्यवाणी करता है कि एक निश्चित तरीके से ‘वोबल्ड’ होना चाहिए जब वास्तव में वे एक अलग तरीके से लड़खड़ाते हैं। इसने एक और दशक पुरानी खोज की पुष्टि की और भौतिकविदों को हर जगह मिला – लेकिन विशेष रूप से ट्विटर पर – बेहद उत्साहित।

क्यों? क्योंकि यदि यह मानक मॉडल में नहीं है, तो इसका मतलब है कि ब्रह्मांड की हमारी समझ में कुछ नया है। यह एक नया उप-परमाणु कण हो सकता है, जैसे हिग्स बॉसन2013 में बहुत धूमधाम से खोजा गया था। या यह प्रकृति का एक नया मौलिक बल हो सकता है (शानदार रूप से स्वाद बल कहा जाता है), जो गुरुत्वाकर्षण, चुंबकत्व और मजबूत के साथ बैठता है और कमजोर परमाणु बल जो उप-परमाणु कणों को प्रभावित करते हैं।

किसी भी तरह से, यह नया है, यह अजीब है और इसके चारों ओर अपने सिर को लपेटने की कोशिश कर रहा है, संभावित माइग्रेन-उत्प्रेरण है। जिस कारण हमने फोन किया प्रोफेसर जॉन बटरवर्थ, यूसीएल में कण भौतिक विज्ञानी जो स्विट्जरलैंड में लार्ज हैड्रोन कोलाइडर के साथ प्रयोग करता है। यहाँ मूफ़रों के लिए उनके ब्लफ़र के मार्गदर्शक और वे कैसे, अच्छी तरह से, सब कुछ के बारे में हमारी समझ का विस्तार कर सकते हैं।

फेरमलैब में म्यून जी -2 कण भंडारण रिंग के अंदर विस्तार। प्रयोग एक चुंबकीय क्षेत्र के माध्यम से यात्रा के रूप में muons का अध्ययन करता है। © सिंडी अर्नोल्ड / फ़र्मिलाब

म्यून्स क्या हैं?

मून अनिवार्य रूप से एक नियमित रूप से समान है इलेक्ट्रॉन इस तथ्य से अलग कि यह भारी है। यह अधिक द्रव्यमान है। वे अपने आप में नए नहीं हैं। उन्हें पहली बार ब्रह्मांडीय किरणों में देखा गया – ऊपरी वायुमंडल में उच्च ऊर्जा कण – पहली बार बहुत समय पहले – 20 वीं शताब्दी के मध्य तक। इसलिए हमने कुछ समय के लिए उनके बारे में जाना।

इस प्रयोग ने विशेष रूप से एक चुंबकीय दृष्टिकोण से उन्हें देखा, है ना?

हाँ। म्यूऑन और इलेक्ट्रॉनों सहित सभी कण, कोणीय गति को ले जाते हैं। वे घूम रहे हैं। यह उन्हें देता है जिसे हम चुंबकीय बिपोल कहते हैं – मूल रूप से एक उत्तरी और दक्षिणी ध्रुव। और यह उस बिपोल की बातचीत है जो वे अध्ययन कर रहे हैं। जिस तरह से आप बिपोल्स की विशेषता बताते हैं उसे चुंबकीय क्षण कहा जाता है: यह सिर्फ इतना है कि चुंबकीय क्षेत्र कितना बड़ा है क्योंकि यह घूम रहा है? म्यूऑन का आकार गलत है। यही इसकी लंबी और छोटी बात है।

आप हमारे मानक मॉडल ऑफ फिजिक्स में वास्तव में उस बाइपोल की गणना कर सकते हैं। वास्तव में, इलेक्ट्रॉन के लिए ऐसा करना बेंचमार्क में से एक था, इस सिद्धांत की सटीकता कितनी अद्भुत है, इसके लिए एक तरह का पोस्टर चाइल्ड है। वे मूल रूप से म्यूऑन के लिए प्रजनन करने की कोशिश कर रहे हैं। माप और गणना दोनों ही सुपर सटीक हैं, लेकिन वे काफी सहमत नहीं हैं और इस प्रयोग ने मूल रूप से विसंगति की पुष्टि की है।

और इसका मतलब है कि प्रकृति की एक नई ताकत है?

हाँ … ठीक है, हम वास्तव में नहीं जानते हैं कि इसका क्या अर्थ है, लेकिन अंकित मूल्य पर इसका मतलब है कि कुछ ऐसा हो रहा है जो मानक मॉडल में नहीं है, जिसका अर्थ है एक नया बल या नया कण

क्या यह नया बल है – अगर यह एक नया बल है – जिस तरह से हम दुनिया का अनुभव करते हैं, उस पर कोई ठोस प्रभाव पड़ने की संभावना है?

यह रोजमर्रा की जिंदगी में दिखाने की संभावना नहीं है। इसका उन चीजों पर प्रभाव पड़ेगा जो हम अपने विज्ञान के साथ देखते हैं। प्रकृति के मूलभूत घटकों के बारे में हमारी समझ कुछ बातों को छोड़ देती है। जिन चीजों को छोड़ दिया जाता है उनमें से एक यह है कि क्यों नहीं है समान मात्रा में पदार्थ और विरोधी पदार्थ ब्रह्मांड में। यह ज्यादातर मामला लगता है, लेकिन सेना पूरी तरह से सममित हैं।

जब हम मानक मॉडल में छेद लेने की कोशिश करते हैं और विसंगतियों की तलाश करते हैं तो हम ऐसा करते हैं कि हम इन चीजों के सुराग तलाशने की कोशिश कर रहे हैं जो मानक मॉडल का जवाब नहीं है। तो इसका जवाब देने में मदद मिल सकती है। और इसलिए, एक दृष्टिकोण से, यह रोजमर्रा की जिंदगी पर काफी प्रभाव डालता है क्योंकि यह समझा सकता है कि हमारे पास रोजमर्रा की जिंदगी क्यों है! दूसरी ओर, यह कुछ ऐसा नहीं होने जा रहा है जो नई कार या कल कुछ बनाता है।

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इसे स्वाद बल क्यों कहा जाता है?

फ्लेवर वह नाम है जो हम इलेक्ट्रॉनों और म्यून्स के बीच अंतर को देते हैं। स्टैंडर्ड मॉडल तीन ‘पीढ़ियों’ में आता है – एक इलेक्ट्रॉन, एक म्यूऑन और एक ताऊ है, जो एक म्यूऑन से भी भारी है। स्वाद उन दोनों के बीच का अंतर है, इसलिए इसका कारण स्वाद बल कहा जाता है, यह प्रभाव इलेक्ट्रॉन को स्पष्ट रूप से म्यूऑन को अलग तरह से प्रभावित कर रहा है। यह स्वाद पर निर्भर करता है।

सर्न और एलएचसी से कुछ हफ़्ते पहले एक उपद्रव हुआ था, जो यह भी संकेत दे रहा था कि इलेक्ट्रॉनों और म्यूनों के बीच कुछ अंतर था। यह एक पूरी तरह से अलग माप था, चुंबकीय क्षण के साथ कुछ भी नहीं करना है, लेकिन एक दुर्लभ कण का क्षय जिसमें एक निचला क्वार्क होता है। जो दिलचस्प था वह फिर से था, मानक मॉडल ने कहा कि इलेक्ट्रॉनों और म्यूनों को एक ही व्यवहार करना चाहिए, और इस मामले में उन्होंने ऐसा नहीं किया।

लोग उत्साहित हो रहे हैं कि हवा में ये तिनके सब एक ही दिशा में, एक ही हवा में बह रहे हैं। और वह हवा किसी प्रकार का स्वाद बल है। एक बल जो स्वाद पर निर्भर करता है।

क्या यह कुछ ऐसा था जिसे भौतिक विज्ञानी हिग्स बोसोन की तरह सक्रिय रूप से शिकार कर रहे थे?

ज़रूरी नहीं। एक अर्थ में यह समान है कि मानक मॉडल में एक भविष्यवाणी है कि आप जाएं और देखें कि क्या यह सही है। वह बुनियादी विज्ञान है। स्टैंडर्ड मॉडल ने भविष्यवाणी की कि हिग्स वहां होगा इसलिए हमने जाकर इसकी तलाश की। स्टैंडर्ड मॉडल यह भी भविष्यवाणी करता है कि म्यूऑन का चुंबकीय क्षण कितना सटीक होना चाहिए, इसलिए हम उस भविष्यवाणी को देखते हैं और उसकी जांच करते हैं। यहाँ वही हुआ।

हिग्स के साथ अंतर, स्टैंडर्ड मॉडल सही था और हमने इसे पाया। इस मामले में, यह पूरी तरह से नई बात नहीं है, लेकिन यह मानक मॉडल की भविष्यवाणी से सहमत नहीं है। तो इस मायने में, यह अधिक रोमांचक है।

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क्या स्टैंडर्ड मॉडल फिर मुश्किल में है? उस के परिणाम क्या हैं?

खैर, हम सभी को उम्मीद है कि यह एक मायने में है। हम जानते हैं कि मानक मॉडल एक प्रभावी सिद्धांत है, लेकिन हम यह भी जानते हैं कि यह अंतिम सिद्धांत नहीं है क्योंकि इन चीजों के बारे में यह व्याख्या नहीं करता है, जैसे कि मामला / विरोधी बात। जब भी हम कुछ ऐसा देखते हैं जो मानक मॉडल के साथ बिल्कुल फिट नहीं है, तो हम उम्मीद कर रहे हैं कि यह एक बेहतर सिद्धांत के लिए एक संकेत होगा – एक जिसमें अभी भी मानक मॉडल शामिल होगा।

लोग जिस सादृश्य का उपयोग करते हैं, वह आइंस्टीन और न्यूटन है। न्यूटन के बल और गति के नियम पूरी तरह से गलत थे। वे आइंस्टीन के सापेक्षता में निहित हैं। हमें लगता है कि स्टैंडर्ड मॉडल का भी यही हाल है। यह एक प्रभावी सिद्धांत है जो स्पष्ट रूप से हमारे द्वारा अब तक मापी गई हर चीज के लिए वास्तव में अच्छी तरह से काम करता है। हम जो आशा करते हैं कि यह एक और मॉडल को जन्म देगा जो कुछ ऐसी चीजों की व्याख्या करता है जो मानक मॉडल नहीं करता है।

तो यह अच्छी खबर है।

निश्चित रूप से अच्छी खबर है। हम इस तरह की चीज को पसंद करते हैं क्योंकि यह तब है जब विज्ञान आगे बढ़ता है। इसाक असिमोव ने कहा, ‘विज्ञान में सबसे अच्छा वाक्यांश यूरेका नहीं है, यह, एचएम, यह मजेदार है।’ यह निश्चित रूप से एक अजीब सा क्षण है। हमें यह विसंगति 10 साल से है और यह सिर्फ एक और प्रयोग द्वारा पुष्टि की गई है। यह अपनी मस्ती में बढ़ रहा है, हम कहेंगे।

यह बिल्कुल नया नहीं है?

यह माप एकदम नया है लेकिन एक और माप एक दशक पहले किया गया था जो एक ही तरह की विसंगति के साथ आया था। एक माप कभी पर्याप्त नहीं होता है। उन्हें लॉन्ग आईलैंड से शिकागो तक उपकरण ले जाना था, जहां वे बेहतर माप कर सकते थे, मूल रूप से क्योंकि उनके पास अधिक म्यूऑन हैं। यह एक स्वतंत्र माप है और वही परिणाम देता है, और इसीलिए लोग अधिक उत्साहित हो रहे हैं। और अगले कुछ वर्षों में, यह दोहराया जाएगा और माप को अधिक सटीक होना चाहिए। मूल रूप से अधिक म्यूऑन, क्योंकि म्यून्स का क्षय होता है, उन्हें पकड़ना और उन्हें स्टोर करना काफी कठिन होता है।

किसी को भी निष्कर्ष के बारे में अभी तक कूद रहा है कि यह क्या हो सकता है?

अरे हां। सिद्धांतवादी हमेशा निष्कर्ष पर कूदते हैं! परेशानी यह है कि हर कोई अलग-अलग निष्कर्षों पर पहुंचता है, इसलिए अभी तक कोई सहमति नहीं है। ऐसा नहीं है जब हमने टक्कर देखी और सभी ने सोचा, ‘यह हिग्स बोसोन है।’ इस सुबह के आसपास उड़ने वाले पालतू सिद्धांतों का भार है।

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