बड़े हैड्रॉन कोलाइडर प्रयोग से पता चलता है कि 'पेंटाक्वारक' का विदेशी ढांचा

एक मेसन और एक बेरियन एक साथ एक पेंटाक्वेर्क में बंधे।

चित्रण: डैनियल डोमिंगुएज़ / सर्न

दुनिया के सबसे बड़े कण त्वरक के नए परिणाम पेंटाक्वार की संरचना को रोशन करते हैं, एक विदेशी कण जिसमें एक साथ पांच क्वार्क होते हैं।

क्वार्क्स, उपपरमाण्विक कण जो प्रोटॉन और न्यूट्रॉन बनाते हैं, आमतौर पर जोड़े या ट्रिपल में मिलकर कणों के वर्ग बनाते हैं, जिन्हें क्रमशः मेसन और बेरियन कहा जाता है। लेकिन हाल ही में जिनेवा, स्विट्जरलैंड में लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर में लिए गए आंकड़ों के विश्लेषण से बड़े-बड़े एकत्रीकरणों का पता चला है, जैसे पाँच-क्वार्क पेंटाक्वर। अब, वैज्ञानिक यह समझने के लिए और भी अधिक डेटा को क्रैक करने में सक्षम हो गए हैं कि इन विषम पेंटाकार्क कणों में क्वार्क की व्यवस्था कैसे की जाती है। ऐसा प्रतीत होता है, वास्तव में, शोधकर्ताओं ने मेसोन से बंधे हुए एक बैरन का अवलोकन किया, जिससे एक अजीब तरह के नए अणु का गठन हुआ।

एलएचसी मशीनरी प्रकाश की गति के लगभग प्रोटॉन के पैकेट को तेज करती है, फिर उन्हें चार बिंदुओं पर प्रतिच्छेद करने वाले चुंबकीय मंडलियों की एक जोड़ी में इंजेक्ट करती है। उच्च-ऊर्जा कण टकराते हैं, ऊर्जा और द्रव्यमान को अन्य कणों के रूप में जारी करते हैं जो अन्यथा पृथ्वी पर यहां दुर्गम हैं। LHCb डिटेक्टर जैसे डिटेक्टर इन टकराव बिंदुओं पर बैठते हैं और कणों के परिणामस्वरूप स्प्रे को रिकॉर्ड करते हैं। वैज्ञानिक डेटा की तुलना भौतिकी के नियमों से करते हैं क्योंकि वे उन्हें समझते हैं, उन कानूनों के बारे में अप्रमाणित लेकिन अनुमानित कणों या अप्रत्याशित विचलन को खोजने की उम्मीद करते हैं।

2015 में वापस (और 2016 में पुष्टि की गई), वैज्ञानिकों ने पहली बार अपने डेटा विश्लेषण में "चोटियों" की एक जोड़ी का अवलोकन किया, एक ग्राफ पर एक शाब्दिक शिखर जहां उन्होंने डिटेक्टर में अधिक हिट देखा, अन्यथा अपेक्षित नहीं था। चोटियों ने पांच क्वार्क के असेंबल की उपस्थिति का संकेत दिया, जिसे पेंटाक्कर्क्स के रूप में जाना जाता है, एक प्रोटॉन के द्रव्यमान का लगभग 4.5 गुना। लेकिन इन कणों की प्रकृति, जैसे कि उनके आंतरिक विन्यास, के रूप में प्रश्न अनुत्तरित रहे।

पूरी तरह से अधिक डेटा लेने के बाद, एलएचसीबी शोधकर्ताओं ने अभी तक एक और पेंटाक्वेर्क का पता लगाया, और यह निर्धारित किया कि 2015 में खोजे गए एक पेंटाकार्स वास्तव में द्रव्यमान में करीब दो पेंटाक्कर्क्स थे। इस बार के आसपास, शोधकर्ताओं ने महसूस किया कि चोटियां बहुत पतली थीं - जिसका अर्थ है कि वे पेंटाक्वार्क्स के द्रव्यमान के उच्च-रिज़ॉल्यूशन माप प्राप्त करने में सक्षम थीं।

उच्च-रिज़ॉल्यूशन का टुकड़ा महत्वपूर्ण है, टॉमाज़ स्कवारनिक, सिरैक्यूज़ विश्वविद्यालय में भौतिकी के प्रोफेसर और एलएचसीबी सहयोग से भौतिक विज्ञानी, गिज़मोडो को समझाया गया। हेइज़ेनबर्ग के अनिश्चितता सिद्धांत के अनुसार, इस संबंध के बीच एक संबंध है कि आप एक कण की ऊर्जा को कितनी अच्छी तरह से माप सकते हैं और आप कण को ​​क्षय होने में कितना समय लगा सकते हैं। यदि कण जल्दी से क्षय करने के लिए थे, तो शोधकर्ताओं ने पाया कि वे पतली चोटियों को प्राप्त करने में सक्षम नहीं होंगे। सिद्धांत है कि एक pentaquark वास्तव में एक तीन-क्वार्क कण है और एक दो-क्वार्क कण एक साथ बंधे हुए इन लंबे जीवनकाल की व्याख्या करेगा।

इस सिद्धांत के तहत, यह लगभग विदेशी कणों की एक जोड़ी के समान है जो किसी प्रकार के अजीब अणु में एक साथ बंधे होते हैं जो केवल LHC में निर्मित ऊर्जाओं पर मौजूद हो सकते हैं। यह अणु विद्युत-चुंबकत्व के बजाय मजबूत परमाणु बल द्वारा एक साथ धारण किया जाएगा, वह बल जो अधिकांश अणुओं को बांधता है। पृथ्वी पर किसी भी व्यावहारिक उपयोग को खोजने के लिए pentaquarks की उम्मीद न करें - वे बहुत जल्दी क्षय करते हैं। लेकिन शायद वे अंतरिक्ष में अजीब वस्तुओं के केंद्रों में मौजूद हैं, जैसे कि न्यूट्रॉन तारे, स्कवारनिक ने कहा।

दो-क्वार्क-तीन-क्वार्क अणु सिद्धांत केवल टिप्पणियों की व्याख्या करने का एकमात्र तरीका नहीं है, हालांकि, भौतिक समीक्षा पत्र में प्रकाशित कागज के अनुसार  । हमेशा की तरह, इन pentaquarks की आंतरिक संरचना को पूरी तरह से कील करने के लिए "अधिक प्रयोगात्मक और सैद्धांतिक जांच" की आवश्यकता होती है।

लेकिन अधिक डेटा के लिए धन्यवाद, हम वास्तव में उन्हें समझने के करीब हो रहे हैं।