आधी सदी पुराने सिद्धांत की पुष्टि करते हुए, पहले कभी नहीं देखा गया कण दो कणों के गर्म कण में प्रकट हुआ था।
वैज्ञानिकों ने कण के अस्तित्व की भविष्यवाणी की, जिसे 1973 में ओडररोन के रूप में जाना जाता था, इसे ग्लून्स के रूप में ज्ञात तीन छोटे कणों के दुर्लभ, अल्पकालिक संयोजन के रूप में वर्णित किया गया। तब से, शोधकर्ताओं ने संदेह किया है कि प्रोट्रॉन दिखाई दे सकता है जब प्रोटॉन चरम गति से एक साथ पटकते हैं, लेकिन सटीक स्थितियां जो इसे वसंत में अस्तित्व में लाती हैं, एक रहस्य बनी हुई हैं। अब, लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर (LHC) के डेटा की तुलना करने के बाद, जिनेवा के पास 17 मील लंबी (27 किलोमीटर) रिंग के आकार का परमाणु स्मैशर, जो हिग्स बोसोन और टेयाट्रॉन की खोज के लिए प्रसिद्ध है, जो अब एक ख़राब 3.9 मील की दूरी पर है -लॉन्ग (6.3 किमी) अमेरिकी कोलाइडर जिसने 2011 तक इलिनोइस में प्रोटॉन और उनके एंटीमैटर जुड़वाँ (एंटीप्रोटोन) को एक साथ पटक दिया, शोधकर्ताओं ने ओडररॉन के अस्तित्व के निर्णायक सबूत की रिपोर्ट की।
ओडररॉन ढूँढना
यहां बताया गया है कि उन्होंने यह कैसे पाया: उन कण टकरावों के बाद, वैज्ञानिकों ने देखा कि क्या हुआ था। उन्होंने सिद्ध किया कि प्रोटॉन-प्रोटॉन टकराव और प्रोटॉन-एंटिप्र्टन टकराव में ओडररोन थोड़े अलग दरों पर दिखाई देंगे। यह अंतर स्वयं को अन्य प्रोटॉन से टकराते प्रोटॉन की आवृत्तियों और एंटीप्रोटन से टकराते प्रोटॉन की आवृत्तियों के बीच एक मामूली बेमेल में प्रकट होगा।
LHC और Tevatron की टक्कर विभिन्न ऊर्जा स्तरों पर हुई। लेकिन इस नए पेपर के पीछे शोधकर्ताओं ने अपने डेटा की तुलना करने के लिए एक गणितीय दृष्टिकोण विकसित किया। और इसने इस ग्राफ का निर्माण किया, जिसे उन्होंने “मनी प्लॉट” कहा:
नीली रेखा, प्रोटॉन-एंटीप्रोटोन टकरावों का प्रतिनिधित्व करती है, लाल रेखा के साथ पूरी तरह से लाइन नहीं करती है, जो प्रोटॉन-प्रोटॉन टकराव का प्रतिनिधित्व करती है। यह अंतर ओडररॉन के टेल्टेल संकेत है – 5 सिग्मा सांख्यिकीय महत्व के साथ प्रदर्शित किया गया है, जिसका अर्थ है कि इस तरह के बेतरतीब ढंग से शामिल होने वाले प्रभाव बिना ऑडेरॉन के 3.5 मिलियन में 1 होंगे।
प्रोटॉन टकराव क्यों ओडररॉन बनाते हैं
तो, क्या odderons हैं? मौलिक रूप से, वे तीन “चिपचिपा” कणों का एक दुर्लभ संयोजन हैं जिन्हें ग्लून्स के रूप में जाना जाता है।
प्रोटॉन मौलिक, अविभाज्य कण नहीं हैं। बल्कि, वे तीन क्वार्क और कई ग्लून्स का निर्माण कर रहे हैं। वे क्वार्क्स उप-परमाणु दुनिया के भारी हिटर हैं, जो अपेक्षाकृत बड़े प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के द्रव्यमान के लिए जिम्मेदार हैं (और, बदले में, अधिकांश द्रव्यमान के परमाणुओं) और विद्युत चुम्बकीय प्रभार। लेकिन ग्लून्स केवल एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं: वे ले जाते हैं ताकतवर बल, निम्न में से एक चार मौलिक बल ब्रह्मांड के लिए, “gluing” के लिए जिम्मेदार प्रोटॉन और न्यूट्रॉन में एक साथ क्वार्क्स होते हैं, और फिर उन प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को परमाणु नाभिक के अंदर एक साथ बांधते हैं।
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जब प्रोटॉन एलएचसी जैसे कणों के कोलेर के अंदर सुपर उच्च ऊर्जा से टकराते हैं, तो वे लगभग 75% समय में टुकड़ों में बिखर जाते हैं। शेष 25% समय, वे बिलियर्ड्स टेबल पर एक दूसरे को पूल गेंदों की तरह उछाल देते हैं। इस उदाहरण में – लोचदार बिखरने नामक एक प्रक्रिया – प्रोटॉन मुठभेड़ से बच जाते हैं। और भौतिकविदों को लगता है कि यह संभव है क्योंकि प्रोटॉन दो या तीन ग्लून्स का आदान-प्रदान करते हैं। संपर्क के संक्षिप्त बिंदु पर, ग्लून्स का वह सेट एक प्रोटॉन के आंतरिक भाग से दूसरे के आंतरिक भाग तक जाता है।
“उच्च-ऊर्जा भौतिकी में, हम हमेशा कुछ कणों का आदान-प्रदान करते हैं, जब दो प्रोटॉन बातचीत करते हैं, या एक प्रोटॉन और एक एंटीप्रॉन” बातचीत करते हैं, अध्ययन के प्रमुख लेखक क्रिस्टोफ रॉयोन, द यूनिवर्सिटी ऑफ कंसास के एक भौतिक विज्ञानी, ने लाइव साइंस को बताया। “ज्यादातर मामलों में, यह एक ग्लूऑन होगा।”
यह महत्वपूर्ण है कि प्रोटॉन-प्रोटॉन टकराव और प्रोटॉन-एंटी-प्रोटॉन टकराव, दोनों ही कणों का आदान-प्रदान करते हैं, क्योंकि यह उन दो प्रकार के एक्सचेंजों के बीच सूक्ष्म अंतर में है जो ओडररॉन का पता चला था।
कभी-कभी, एक अर्ध-अवस्था जिसे ग्लूबॉल कहा जाता है – एक जोड़ी या त्रिकोणीय ग्लून्स – एक टक्कर के दौरान निकलता है। वैज्ञानिकों ने पहले से ही डबल ग्लूबॉल के अस्तित्व की पुष्टि की थी, लेकिन यह पहली बार है जब उन्होंने विश्वास के साथ देखा है कि ट्रिपल ग्लूबॉल को ओडररॉन कहा जाता है, जो कि 1973 में मौजूद था।
एक रंग नामक संपत्ति के कारण ये ग्लूबॉल प्रोटॉन बरकरार रखते हैं। रंग (और विरोधी रंग) सकारात्मक और नकारात्मक विद्युत चुम्बकीय आरोपों के समान हैं – वे नियंत्रित करते हैं कि क्वार्क और ग्लून्स एक दूसरे को कैसे आकर्षित करते हैं या एक प्रणाली में एक दूसरे से बहुत अधिक जटिल हैं विद्युत क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स के रूप में जाना जाता है। क्वार्क और ग्लून्स में लाल, हरे या नीले रंग के रूप में वर्गीकृत तीन आरोपों में से एक हो सकता है। और लाल, हरे और नीले रंग के संयोजन को “सफेद” और इसलिए, संतुलित कहा जाता है।
एंटीकार्क्स, इस बीच, एंटी-रंग हैं – एंटी-रेड, एंटी-ग्रीन और एंटी-ब्लू – जो स्थिर, संतुलित सफेद चार्ज बनाने के लिए अपने रंग समकक्षों के साथ रद्द कर देते हैं। और ग्लून्स में रंग और विरोधी रंग दोनों होते हैं।
लेकिन व्यक्तिगत ग्लून्स हमेशा रंग और विरोधी रंग का एक अस्थिर मिश्रण होते हैं: नीला और विरोधी हरा, या लाल और विरोधी नीला, आदि “हर ग्लूऑन एक रंग और एक विरोधी रंग ले जाता है … और [these gluons] अकेले रहना पसंद नहीं है, ”रोयोन ने कहा।
जब एक एकल ग्लूऑन एक नए प्रोटॉन में प्रवेश करता है, तो यह अन्य कणों पर पकड़ लेता है – क्वार्क और ग्लून्स जो प्रोटॉन बनाते हैं। एकल ग्लूऑन उन कणों के साथ जोड़ी बनाना चाहता है जो उसके रंग और विरोधी रंग को संतुलित करते हैं। लेकिन प्रोटॉन के अंदर के रंग पहले से ही संतुलन में हैं, और एक विदेशी, अस्थिर ग्लूऑन का प्रवेश, प्रोटॉन के आंतरिक संतुलन को बाधित करता है, जिससे कणों को अलग करने वाली घटनाओं का एक झरना ट्रिगर होता है। 75% टकरावों में यही होता है, जब प्रोटॉन बिखर जाते हैं।
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लेकिन ऐसे मामलों की तिमाही में जहां प्रोटॉन बिखरने के बजाय एक-दूसरे से टकराते हैं, यह एक संकेत है कि ग्लूऑन एक्सचेंज में एक डबल या ट्रिपल ग्लूबॉल (ओडररॉन) शामिल था और इसलिए यह प्रोटॉन के आंतरिक संतुलन को बाधित नहीं करता था। डबल ग्लूबॉल का अपना आंतरिक संतुलन होता है। उनके रंग और रंग-विरोधी आरोपों का मिलान किया जाता है और उन्हें अलग किए बिना एक प्रोटॉन से दूसरे में आसानी से फिसल जाता है। 1973 में, शोधकर्ताओं ने दिखाया कि तीन ग्लून्स को, सैद्धांतिक रूप से, एक ट्रिपल ग्लूबॉल बनाने में सक्षम होना चाहिए जिसमें लाल, हरे और नीले रंग एक दूसरे को संतुलित करते हैं। उन्होंने उस कण को ओडररॉन कहा।
ग्लूऑन और बहु-ग्लूओन आदान-प्रदान सबसे चरम ऊर्जाओं पर क्षणों के संक्षिप्त विवरण के लिए होते हैं। अब तक, किसी ने भी इस मामले के लिए एक ओडर्रॉन (या डबल ग्लूबॉल) को कभी नहीं देखा था या सीधे पता लगाया था, हालांकि इसका अस्तित्व अप्रत्यक्ष रूप से पुष्टि किया गया है)
ओडीरॉन का पता लगाने से भौतिकी का चेहरा नहीं बदलेगा, जैसा कि SUNY स्टोनी ब्रूक खगोल विज्ञानी पॉल सटर ने किया है 2019 में लाइव साइंस के लिए एक लेख में लिखा गया है, वापस जब शोधकर्ताओं ने पहले कण के लिए संभावित सबूत देखा। सटर और कई अन्य शोधकर्ताओं का तर्क है कि यह एक सच्चा कण नहीं है, लेकिन एक क्वीसिपर्टिकल है, क्योंकि यह छोटे कणों की एक अस्थायी व्यवस्था से ज्यादा कुछ नहीं है। (हालांकि, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के बारे में भी कहा जा सकता है।) रॉयॉन ने कहा कि यह खोज महत्वपूर्ण है क्योंकि यह पुष्टि करता है कि 1973 में ओडरॉन के अस्तित्व का अनुमान लगाने के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले कण भौतिकी के शोधकर्ताओं के बारे में मूल विचार सही थे।
मूल रूप से लाइव साइंस पर प्रकाशित।