लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर को आज (5 जुलाई) को वापस चालू कर दिया गया है और यह पहले कभी नहीं देखे गए ऊर्जा स्तरों पर कणों को एक साथ नष्ट करने के लिए तैयार है।
लार्ज हैड्रान कोलाइडर (LHC) दुनिया का सबसे बड़ा और सबसे शक्तिशाली कण त्वरक है। स्थित है सर्न स्विट्ज़रलैंड के जिनेवा के पास, लगभग 17 मील लंबे (27 किलोमीटर) लूप को अपग्रेड के लिए चार साल ऑफ़लाइन बिताने के बाद आज चालू कर दिया गया। इन सुधारों को पूरा करने के साथ, वैज्ञानिक 13.6 ट्रिलियन इलेक्ट्रॉन वोल्ट (TeV) तक की रिकॉर्ड-ब्रेकिंग ऊर्जा पर एक साथ प्रोटॉन को नष्ट करने के लिए विशाल त्वरक का उपयोग करना चाहते हैं – एक ऊर्जा स्तर जो त्वरक पैदा करने वाले कणों की बाधाओं को अभी तक विज्ञान द्वारा नहीं देखा जाना चाहिए .
त्वरक के कण बीम के उन्नयन ने उनकी ऊर्जा सीमा को बढ़ाने से कहीं अधिक किया है; सघनता का एक बढ़ा हुआ स्तर, कणों के साथ बीम को सघन बनाता है, टक्कर की संभावना को इतना बढ़ा देगा कि त्वरक को अपने पिछले दो संयुक्त की तुलना में अपने तीसरे रन में अधिक कण अंतःक्रियाओं को पकड़ने की उम्मीद है। 2009 से 2013 और 2015 से 2018 तक चलने वाले पिछले दो कार्यकालों के दौरान, परमाणु स्मैशर ने भौतिकविदों की समझ को बढ़ाया कि पदार्थ के बुनियादी निर्माण खंड कैसे बातचीत करते हैं – कहा जाता है मानक मॉडल – और लंबे समय से भविष्यवाणी की खोज के लिए नेतृत्व किया हिग्स बॉसनमायावी कण जो सभी पदार्थ को उसका द्रव्यमान देता है।
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लेकिन, त्वरक के प्रयोगों के बावजूद, जिसने कई छोटी-छोटी खोजों पर 3,000 वैज्ञानिक पत्र तैयार किए और गहन भौतिकी के तांत्रिक संकेत दिए, वैज्ञानिकों को अभी तक नए कणों या बिल्कुल नई भौतिकी के निर्णायक सबूत नहीं मिले हैं। इस अपग्रेड के बाद, वे उम्मीद कर रहे हैं कि यह बदल जाएगा।
“हम पदार्थ और बल के कणों के साथ हिग्स बोसोन की बातचीत की ताकत को अभूतपूर्व सटीकता के साथ मापेंगे, और हम हिग्स बोसॉन के लिए अपनी खोजों को आगे बढ़ाएंगे। गहरे द्रव्य कणों के साथ-साथ अतिरिक्त हिग्स बोसॉन की खोज करता है,” एलएचसी के प्रवक्ता एंड्रियास होकर एटलस सहयोगएक अंतरराष्ट्रीय परियोजना जिसमें भौतिक विज्ञानी, इंजीनियर, तकनीशियन, छात्र और सहायक कर्मचारी शामिल हैं, ने कहा बयान (नए टैब में खुलता है).
LHC की 17 मील लंबी भूमिगत रिंग के अंदर, प्रोटॉन एक-दूसरे से टकराने से पहले लगभग हल्की गति से घूमते हैं। परिणाम? नए और कभी-कभी विदेशी कण बनते हैं। वे प्रोटॉन जितनी तेज़ी से जाते हैं, उनमें उतनी ही अधिक ऊर्जा होती है। और उनके पास जितनी अधिक ऊर्जा होती है, उतने ही बड़े कण वे एक साथ तोड़कर पैदा कर सकते हैं। एलएचसी जैसे एटम स्मैशर्स टेल्टेल क्षय उत्पादों की तलाश में संभावित नए कणों का पता लगाते हैं, क्योंकि भारी कण आमतौर पर अल्पकालिक होते हैं और तुरंत हल्के कणों में टूट जाते हैं।
एलएचसी के लक्ष्यों में से एक मानक मॉडल की और छानबीन करना है, भौतिक विज्ञानी गणितीय ढांचे में सभी ज्ञात मौलिक कणों का वर्णन करने के लिए उपयोग करते हैं ब्रम्हांड और जिन बलों के माध्यम से वे बातचीत करते हैं। हालांकि मॉडल 1970 के दशक के मध्य से अपने अंतिम रूप में है, भौतिक विज्ञानी इससे संतुष्ट नहीं हैं और लगातार इसका परीक्षण करने के लिए नए तरीकों की तलाश कर रहे हैं और यदि वे भाग्यशाली हैं, तो नई भौतिकी की खोज करें जो इसे विफल कर देगी।
ऐसा इसलिए है क्योंकि मॉडल, अब तक का सबसे व्यापक और सटीक मॉडल होने के बावजूद, बहुत अधिक अंतराल है, जिससे यह यह समझाने में पूरी तरह से असमर्थ हो जाता है कि किस मॉडल का बल कहां है गुरुत्वाकर्षण से आता है, डार्क मैटर किससे बना है, या इससे कहीं अधिक मैटर क्यों है प्रतिकण ब्रह्मांड में।
जबकि भौतिक विज्ञानी मानक मॉडल के नियमों की जांच के लिए उन्नत त्वरक का उपयोग करना चाहते हैं और हिग्स बोसोन के बारे में अधिक जानना चाहते हैं, एलएचसी के चार मुख्य डिटेक्टरों में उन्नयन भी इसे पहले से ज्ञात से परे भौतिकी की खोज के लिए अच्छी स्थिति में छोड़ देता है। एलएचसी के मुख्य डिटेक्टरों – एटलस और सीएमएस – को उन कणों की तलाश के अपने नए कार्य में दोगुना से अधिक डेटा एकत्र करने के लिए अपग्रेड किया गया है जो दो टकरावों में बने रह सकते हैं; और एलएचसीबी डिटेक्टर, जो अब पहले की तुलना में 10 गुना अधिक डेटा एकत्र करता है, ब्रह्मांड की मूलभूत समरूपताओं में विराम की खोज करेगा और स्पष्टीकरण के लिए कि ब्रह्मांड में एंटीमैटर की तुलना में अधिक पदार्थ क्यों है।
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इस बीच, एलिस डिटेक्टर को उच्च-ऊर्जा आयनों के टकराव का अध्ययन करने के लिए काम पर रखा जाएगा, जिनमें से पिछले रन की तुलना में दर्ज किए गए लोगों में 50 गुना वृद्धि होगी। एक साथ तोड़ने पर, आयन – परमाणु नाभिक को उनके कक्षीय गोले से इलेक्ट्रॉनों को हटाकर विद्युत आवेश दिया जाता है – क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा नामक एक प्राथमिक उप-परमाणु सूप का उत्पादन करता है, एक ऐसी स्थिति जो केवल पहले माइक्रोसेकंड के दौरान अस्तित्व में थी। महा विस्फोट.
इन शोध प्रयासों के अलावा, कई छोटे समूह अन्य भौतिकी रहस्यों की जड़ों में प्रयोगों के साथ जांच करेंगे जो प्रोटॉन के अंदर का अध्ययन करेंगे; के व्यवहार की जांच ब्रह्मांडीय किरणों; और लंबे सिद्धांत वाले चुंबकीय मोनोपोल की खोज करें, एक काल्पनिक कण जो केवल एक चुंबकीय ध्रुव वाला एक पृथक चुंबक है। इनमें दो नए प्रयोग जोड़े गए हैं, जिन्हें FASER (फॉरवर्ड सर्च एक्सपेरिमेंट) और SND (स्कैटरिंग और न्यूट्रिनो डिटेक्टर) कहा जाता है, जो कि त्वरक के हालिया शटडाउन के दौरान दो नए डिटेक्टरों की स्थापना द्वारा संभव बनाया गया था। FASER अत्यंत हल्के और कमजोर रूप से परस्पर क्रिया करने वाले कणों, जैसे न्यूट्रिनो और डार्क मैटर के लिए स्कैन करेगा, और SND विशेष रूप से खोज करेगा न्युट्रीनोभूतिया कण जो इसके साथ बातचीत किए बिना अधिकांश पदार्थ के माध्यम से यात्रा कर सकते हैं।
एक कण भौतिक विज्ञानी विशेष रूप से लंबे समय से मांगे जाने वाले अक्ष को देखने के लिए उत्साहित हैं, एक विचित्र काल्पनिक कण जो प्रकाश को उत्सर्जित, अवशोषित या प्रतिबिंबित नहीं करता है, और यह एक महत्वपूर्ण संदिग्ध है कि डार्क मैटर किससे बना है।
एलएचसी का यह तीसरा रन चार साल तक चलने वाला है। उस समय के बाद, आगे के उन्नयन के लिए टकरावों को एक बार फिर रोक दिया जाएगा जो LHC को और भी अधिक शक्ति के स्तर तक धकेल देगा। एक बार जब इसे अपग्रेड कर दिया गया और 2029 में फिर से चलना शुरू हो गया, तो हाई ल्यूमिनोसिटी एलएचसी से पिछले तीन रनों के संयुक्त डेटा का 10 गुना कब्जा करने की उम्मीद है।
मूल रूप से लाइव साइंस पर प्रकाशित।