दुनिया के सबसे बड़े एटम स्मैशर में काम करने वाले वैज्ञानिकों ने अपने डेटा में एक अजीब पैटर्न देखा है जिसे प्रकृति के मौजूदा नियमों द्वारा समझाया नहीं जा सकता है।
चार विशाल कोलाइडर प्रयोगों में से एक पर चलाया जा रहा है बड़े हैड्रॉन कोलाइडर (LHC) जिनेवा में, पाया गया है कि तथाकथित ब्यूटी क्वार्क्स (या बॉटम क्वार्क्स) इस तरह का व्यवहार नहीं कर रहे हैं कि उन्हें अपने सर्वश्रेष्ठ सिद्धांत के अनुसार कैसे बात करनी चाहिए कि पदार्थ के बुनियादी बिल्डिंग ब्लॉक कैसे बातचीत करते हैं: टीवह स्टैंडर्ड मॉडल।
यदि निराला कण व्यवहार वास्तविक है और केवल कुछ यादृच्छिक घटना नहीं है, तो भौतिकविदों की पदार्थ की समझ और ब्रह्मांड को नियंत्रित करने वाले बुनियादी नियमों के लिए इसके बड़े पैमाने पर निहितार्थ हैं। यह एक नए की खोज को जन्म दे सकता है प्रकृति का मौलिक बल, या एक और भी गहरे सिद्धांत के साथ मानक मॉडल के प्रतिस्थापन।
“हम वास्तव में जब हम पहली बार परिणामों को देख रहे थे तो हम हिल रहे थे। हम उत्साहित थे। हमारे दिलों ने थोड़ी तेजी से हराया।” इंपीरियल कॉलेज लंदन के मितेश पटेल, प्रयोग पर काम करने वाले प्रमुख भौतिकविदों में से एक, एक बयान में कहा। “यह कहना जल्दबाजी होगी कि क्या यह वास्तव में मानक मॉडल से विचलन है, लेकिन संभावित निहितार्थ ऐसे हैं कि ये परिणाम 20 वर्षों में क्षेत्र में किए गए सबसे रोमांचक काम हैं। यह एक लंबी यात्रा है। यहां।”
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एलएचसी के अंदर – एक 17-मील लंबी (27 किलोमीटर) भूमिगत रिंग – प्रोटॉन लगभग प्रकाश-गति पर जिप करते हैं और फिर एक-दूसरे में स्लैम करते हैं। परिणाम? उन टकरावों से नए और कभी-कभी विदेशी कण बनते हैं। ये प्रोटॉन जितनी तेज़ी से चलते हैं, उतनी ही ज़्यादा ऊर्जा उनके पास होती है। और उनके पास जितनी अधिक ऊर्जा होगी, उतना ही बड़े पैमाने पर परिणामी कण हो सकते हैं। एलएचसी जैसे एटम स्मैशर्स गप्पी क्षय उत्पादों की तलाश में संभव नए कणों का पता लगाते हैं, क्योंकि भारी कण आमतौर पर अल्पकालिक होते हैं और तुरंत हल्के कणों में टूट जाते हैं।
एलएचसी का एक लक्ष्य मानक मॉडल का परीक्षण करना है, गणितीय ढांचा भौतिक विज्ञानी ब्रह्मांड में सभी ज्ञात मूलभूत कणों और उन ताकतों का वर्णन करने के लिए उपयोग करते हैं जिनके माध्यम से वे बातचीत करते हैं। यद्यपि मॉडल 1970 के दशक के मध्य से अपने अंतिम रूप में है, भौतिक विज्ञानी इससे संतुष्ट नहीं हैं और इसे परखने के लिए लगातार नए तरीकों की तलाश कर रहे हैं और, यदि वे भाग्यशाली हैं, तो इसे विफल कर दें।
इसका कारण यह है कि मॉडल, भौतिकी भौतिकी के लिए हमारे सबसे व्यापक और सटीक होने के बावजूद, भारी अंतराल को शामिल करता है, जिससे यह पूरी तरह से समझाने में असमर्थ हो जाता है कि गुरुत्वाकर्षण बल कहाँ से आता है, क्या काला पदार्थ से बना है, और क्यों इतना अधिक मामला है प्रतिकण ब्रह्मांड में।
मॉडल यह भी भविष्यवाणी करता है कि जब भारी कण टूट जाते हैं, तो उन्हें इलेक्ट्रॉनों में ही तोड़ देना चाहिए जैसा कि वे अपने भारी चचेरे भाई, म्यूऑन में करते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि मानक मॉडल इलेक्ट्रान के बिल्कुल समान होने के रूप में म्यूऑन को देखता है, केवल इस तथ्य को छोड़कर कि म्यूऑन लगभग 200 गुना भारी है। उनमें से दो, ताऊ कण के साथ, कण चिड़ियाघर में बहुत करीबी रिश्तेदारों का एक परिवार बनाते हैं लेप्टॉन।
लेकिन 2014 के बाद से, LHCb में कण के क्षय का अवलोकन करने वाले भौतिकविदों का कहना है कि वे काफी अलग तस्वीर बना रहे हैं, जिसमें क्वार्क के छह स्वादों में से एक शामिल है (वे खट्टे कण जो प्रोटॉन और न्यूट्रॉन परमाणु परमाणु के अंदर छानते हैं): जब एक प्रकार कण जिसे क्वार्क क्वार्क कहा जाता है, यह मुनोन की तुलना में कहीं अधिक बार इलेक्ट्रॉनों का उत्पादन करता है। यह मानक मॉडल का एक प्रमुख विरोधाभास है। लेकिन पहले भौतिकविदों को संदेह से परे साबित करने की आवश्यकता होगी कि खोज एक वास्तविक है।
“यह वास्तव में एक पेचीदा परिणाम है, लेकिन हमें यह साबित करने की जरूरत है कि यह सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण है,” मैनचेस्टर विश्वविद्यालय के प्रायोगिक कण भौतिक विज्ञानी और एलएचसी सौंदर्य (एलएचसीबी) के प्रवक्ता प्रायोगिक कण, जो लाइव साइंस कहते हैं। “यदि आप एक पंक्ति में पाँच बार सिक्का फड़फड़ाते हैं और यह हर बार झुक जाता है, तो यह थोड़ा अजीब है। यदि आप इसे 100 गुना अधिक फ्लिप करते हैं और यह अभी भी केवल लैंडिंग पूंछ है, तो उस सिक्के के बारे में कुछ अजीब है।”
पार्क्स का मानना है कि इस परिणाम की संभावना सिर्फ 1,000 में 1 फ्लूक है। नई खोज की घोषणा करने के लिए सहयोग के लिए, इन बाधाओं को 1,000,000 में से लगभग 1 तक सीमित करना होगा। लेकिन शोधकर्ताओं का कहना है कि वे बहुत जल्द ऐसा कर पाएंगे।
“आम तौर पर, जब आप इस तरह का परिणाम प्राप्त करते हैं तो आप सोच रहे होते हैं: ‘जी हमें एक नया कोलाइडर बनाने के लिए मिला है,” पार्स ने कहा, इस तथ्य का जिक्र करते हुए कि नए कणों को खोजने के लिए, कोलाइडर को कणों को तेज करने में सक्षम होना चाहिए। यहां तक कि उच्च ऊर्जा के लिए। “वास्तव में रोमांचक बात यह है कि अब हमें यह दिलचस्प संकेत मिल गया है, हमारे पास पहले से ही बहुत सारे डेटा हैं जो हम अधिक संकेत खोजने के लिए विश्लेषण कर रहे हैं।”
LHCb वर्तमान में अपने डिटेक्टर का अगली पीढ़ी का संस्करण भी स्थापित कर रहा है। जब यह डिटेक्टर अगले साल ऑनलाइन आता है, तो पार्क्स को उम्मीद है कि यह उच्च-ऊर्जा टकराव के दौरान बने कणों द्वारा उत्सर्जित विकिरण को लेने के लिए और भी अधिक संवेदनशील होगा।
इस एक परिणाम के आस-पास अनिश्चितता के बावजूद, पार्क्स ने कहा कि जब इसे ब्यूटी क्वार्क डेसेक्स पर अन्य आशाजनक परिणामों के साथ जोड़ दिया जाता है, तो इससे CHC, LHC चलाने वाले अनुसंधान संगठन में सतर्क उत्साह का माहौल बन गया है।
ऐसा इसलिए है क्योंकि यदि परिणाम सही है, तो यह पहले से अज्ञात भौतिकी के लिए कणों या बलों के अस्तित्व द्वारा समझाया जा सकता है। एक उदाहरण लेप्टोक्वार्क हो सकता है, उन्होंने कहा, जो एक कण है जो लेप्टोन और क्वार्क दोनों के साथ बातचीत करने में सक्षम है। एक और संभावना यह है कि पूरी तरह से एक नया मौलिक बल हो सकता है।
“महान बात यह है कि पार्स ने कहा कि इस विश्लेषण का एक बहुत पहले से ही चल रहा है।” “हम अगले कुछ हफ्तों में जवाब देने के बारे में बात नहीं कर रहे हैं, लेकिन न तो हम वर्षों तक इंतजार करने के बारे में बात कर रहे हैं, या तो।”
मूल रूप से लाइव साइंस पर प्रकाशित।