क्यों एक अतुल्य नए सर्न अवलोकन भौतिकविदों चंपारण है

बड़े हैड्रॉन कोलाइडर में एलएचसीबी प्रायोगिक हॉल के अंदर एक शॉट।

फोटो: सर्न

वैज्ञानिकों ने सर्न में " डी ⁰ मेसॉन में सीपी उल्लंघन" के अवलोकन की घोषणा की है , एक ऐसी खोज जो आने वाले वर्षों के लिए भौतिकी की पाठ्यपुस्तकों में दिखाई देगी। आप शायद सोच रहे हैं कि वास्तव में इसका क्या मतलब है।

ब्रह्मांड नियमित मामले से भरा है। एंटीमैटर भी है, जो पृथ्वी पर भी यहां मौजूद है, लेकिन इसके बहुत कम हिस्से हैं। यह नया अवलोकन अपने आप में महत्वपूर्ण है, लेकिन यह भौतिकविदों को यह समझाने के लिए एक और कदम के करीब ले जाता है कि सभी एंटीमैटर कहां गायब हो गए हैं।

"यह एक नया क्षेत्र खोलता है," CHC में लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर में कण टकराव का पता लगाने वाले LHCb प्रयोग के प्रवक्ता गियोवन्नी पासलेवा ने गिज़मोडो को बताया। "हम इन अप-प्रकार क्वार्कों में सीपी उल्लंघन को कभी भी नहीं देख पाए हैं, लेकिन अब हमारे पास एलएचसी और एलएचसीबी में इसे तलाशने के लिए उपकरण हैं।"

सीपी के उल्लंघन को समझने के लिए ऊपर से शुरू करना चाहिए, या बल्कि आकर्षण। क्वार्क्स के छह प्रकार हैं: अप, आकर्षण, और टॉप क्वार्क, जिसमें सभी में 2/3 का इलेक्ट्रिक चार्ज है, और नीचे, अजीब, और नीचे के क्वार्क हैं, प्रत्येक में -1/3 का चार्ज है। प्रत्येक क्वार्क में एक ही द्रव्यमान का एक समान द्रव्यमान और विपरीत आवेश होता है (-2/3 के बजाय 2/3 और -1/3 के बजाय 1/3), और विपरीत समता, जिसे आप एकरूपता के रूप में सोच सकते हैं। ये कण प्रोटॉन और न्यूट्रॉन में संयोजित होते हैं जो परमाणुओं के साथ-साथ कई अन्य कणों को भी बनाते हैं, जैसे डी ⁰ मेसन, एक कण जो एक क्वार्क क्वार्क और एक एंटी-अप क्वार्क से बना होता है।

भौतिकी के नियम भिन्न होते हैं यदि अकेले समता को स्विच किया जाता है, लेकिन चार्ज और संयम को स्विच करने पर समान रहना चाहिए - इसे CP समरूपता कहा जाता है, और यह मूल रूप से कहता है कि जब आप एक दर्पण-छवि के साथ एक कण स्विच करते हैं, तो भौतिकी एक ही व्यवहार करती है। इसके एंटीपार्टिकल का। लेकिन एंटीपार्टिकल्स के बारे में एक विडंबना यह है कि जब वे अपने नियमित साथी से मिलते हैं, तो उसका सत्यानाश कर देते हैं - और फिर भी, ब्रह्मांड में एंटीमैटर की तुलना में बहुत अधिक मामला है। यह कैसे हुआ?

एक संभावित स्पष्टीकरण यह बताने के लिए कि इतना अतिरिक्त मामला क्यों है सीपी सिमेट्री उल्लंघन, या सीपी उल्लंघन - उदाहरण जहां भौतिकी के नियम अलग तरीके से काम करते हैं यदि आप एक कण को ​​दूसरे कण के साथ बदलते हैं जिसमें विपरीत चार्ज और सौम्यता है।

सीपी उल्लंघन को पहली बार कांस में देखा गया था, ऐसे कण जिनमें अजीबोगरीब क्वार्क होते हैं, 1964 में। यह बहुत बड़ा सौदा था, और नेटिक भौतिकविदों जेम्स क्रोनिन और वैल फिच ने 1980 के नोबेल पुरस्कार। यह 2000 के दशक के शुरुआती दिनों में बी-मेसॉन में फिर से देखा गया था, ऐसे कण जिनमें नीचे क्वार्क होते हैं। यदि आप ध्यान दे रहे हैं, तो नीचे के क्वार्क और अजीब क्वार्क में -1/3 का चार्ज है। सीपी उल्लंघन को क्वार्क में कभी भी 2/3 के आरोप के साथ नहीं देखा गया है, भले ही इसे कण भौतिकी के नियमों द्वारा मानक मॉडल कहा जाता है। यानी अब तक ऐसा कभी नहीं देखा गया था।

एलएचसीबी एक ऐसा प्रयोग है जो स्विट्जरलैंड के जिनेवा में बड़े हैड्रॉन कोलाइडर में उच्च-ऊर्जा प्रोटॉन के टकराव की निगरानी करता है। ये प्रोटॉन लगभग प्रकाश की गति से यात्रा करते हैं, और जब वे एक साथ स्लैम करते हैं, तो बहुत सारी ऊर्जा को कणों में बदल देते हैं जो तब प्रयोग के अंदर क्षय हो जाते हैं। LHCb भौतिकविदों ने आज इटली में मोरियनड भौतिकी सम्मेलन में बताया कि उनके प्रयोग ने इस दर में एक विषमता को मापा कि डी ⁰ मेसन्स अन्य कणों में क्षय हो गया, जबकि एंटी-डी ⁰ मेसोन अन्य कणों में क्षय हो गया।

उनके विश्लेषण से पता चलता है कि वे विशेष रूप से डी ⁰ मेसोन के आकर्षण क्वार्क बनाम डी-डी ⁰ मेसन के एंटी-चार्म क्वार्क में सीपी उल्लंघन का एक उदाहरण देते थे । यह एक नन्हा नन्हा प्रभाव था, जिसे देखने के लिए करोड़ों डी ⁰ मेसन्स को लिया गया था, लेकिन यह वहाँ

एक बड़ी बात थी। "फेडेरिको बेट्टी की बात," जिसमें परिणाम की घोषणा की गई थी, "एक लंबी-से-लंबी तालियों से स्वागत किया गया था, और इसके बाद [सम्मेलन] आयोजकों (आश्चर्य से!) ने मंच पर मोरियनड के लिए पूरे एलएचसीबी को बुलाया! और शैंपेन की दो बोतलों की पेशकश की, ”पासलेवा ने गिज़मोडो को बताया।

लेकिन जैसा कि आमतौर पर कण भौतिकी के मामले में होता है, कहानी खत्म नहीं हुई है। पासवेल ने कहा, "नई खोज के साथ," मानक मॉडल द्वारा देखे गए और हमारे द्वारा भविष्यवाणी किए गए सीपीसी उल्लंघन यह बताने के लिए पर्याप्त नहीं है कि सभी एंटीमैटर गायब क्यों हो गए, और हमारे पास ब्रह्मांड में एंटीमैटर की तुलना में अधिक मामला क्यों है। " "हमें मामले और एंटीमैटर के बीच पूर्ण अंतर को समझाने के लिए नई घटनाएं खोजने की आवश्यकता है।"

टीम सीपी उल्लंघन की मात्रा को मापना जारी रखेगी, यह देखने के लिए कि क्या यह मानक मॉडल में बताई गई राशि से सहमत है, या यदि यह अलग है - यदि यह अलग है, तो यह पहले कभी नहीं देखी गई भौतिक घटनाओं का संकेत हो सकता है।

लेकिन आज, LHCb टीम जश्न मना रही है।