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एक छोटे से कण का कण भौतिकी के ज्ञात नियमों को बनाए रख सकता है

एक छोटे से कण का कण भौतिकी के ज्ञात नियमों को बनाए रख सकता है

डेनिस ओवरबी द्वारा लिखित साक्ष्य बढ़ रहा है कि एक छोटा सा उप-परमाणु कण भौतिकी के ज्ञात कानूनों की अवज्ञा करता प्रतीत होता है, वैज्ञानिकों ने बुधवार को घोषणा की, एक खोज जो ब्रह्मांड की हमारी समझ में एक विशाल और टैंटलाइजिंग छेद खोलेगी। नतीजा, भौतिकविदों का कहना है कि ब्रह्मांड की प्रकृति और विकास के लिए महत्वपूर्ण और ऊर्जा के रूप हैं जो अभी तक विज्ञान के लिए ज्ञात नहीं हैं। “यह हमारा मंगल रोवर लैंडिंग क्षण है,” क्रिस पोली ने कहा, इलिनोइस के बटाविया में फ़ेमी नेशनल एक्सेलेरेटर लेबोरेटरी के एक भौतिक विज्ञानी या फ़र्मिलाब, जो अपने अधिकांश कैरियर के लिए इस खोज की दिशा में काम कर रहे हैं। कण सेलेब्रेर म्यूऑन है, जो एक इलेक्ट्रॉन के समान है लेकिन बहुत भारी है और ब्रह्मांड का एक अभिन्न तत्व है। पॉली और उनके सहयोगियों – सात देशों के 200 भौतिकविदों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम – ने पाया कि मुर्मों ने फ़र्मिलाब में एक गहन चुंबकीय क्षेत्र के माध्यम से गोली मारने पर भविष्यवाणी नहीं की थी। असमान व्यवहार मानक मॉडल, ब्रह्मांड में मूलभूत कणों (17, अंतिम गणना पर) और वे कैसे बातचीत करते हैं, के समीकरणों के लिए एक ठोस चुनौती पेश करते हैं। केंटकी विश्वविद्यालय के भौतिक विज्ञानी रेनी फातमी ने कहा, “यह इस बात का पक्का सबूत है कि म्यूऑन किसी ऐसी चीज के प्रति संवेदनशील है जो हमारे सर्वोत्तम सिद्धांत में नहीं है।” मुऑन जी -2 इलेक्ट्रोमैग्नेट को 2013 में बटाविया, इलहाम में नए फ़र्मिलाब परिसर में ले जाया गया। (सिंडी अर्नोल्ड / फ़र्मिलाब / अमेरिकी ऊर्जा विभाग न्यू यॉर्क टाइम्स के माध्यम से) परिणाम, मुऑन नामक एक प्रयोग से पहला। जी -2, 2001 में ब्रुकहैवन नेशनल लेबोरेटरी में इसी तरह के प्रयोगों से सहमत हैं जिन्होंने तब से भौतिकविदों को छेड़ा है। बुधवार को एक आभासी संगोष्ठी और समाचार सम्मेलन में, पोली ने सफेद अंतरिक्ष को प्रदर्शित करने वाले एक ग्राफ की ओर इशारा किया जहां फ़र्मिलाब के निष्कर्षों को सैद्धांतिक भविष्यवाणी से विचलित किया गया था। “हम काफी उच्च आत्मविश्वास के साथ कह सकते हैं, इस सफेद स्थान में कुछ योगदान होना चाहिए,” उन्होंने कहा। “क्या राक्षस वहाँ दुबके हो सकते हैं?” फरमिलाब की ओर से जारी एक बयान में कहा गया है, “आज हमारे लिए, बल्कि पूरे अंतरराष्ट्रीय भौतिकी समुदाय द्वारा लंबे समय से प्रतीक्षित एक असाधारण दिन है।” कई सहकर्मी-समीक्षित पत्रिकाओं को प्रस्तुत पत्रों के एक सेट में भी परिणाम प्रकाशित किए जा रहे हैं। वैज्ञानिकों के अनुसार माप में 40,000 में एक मौका होता है, वैज्ञानिकों ने बताया कि भौतिक मानकों के अनुसार आधिकारिक खोज का दावा करने के लिए आवश्यक सोने के मानक की कमी है। होनहार संकेत विज्ञान में हर समय गायब हो जाते हैं, लेकिन अधिक डेटा रास्ते में हैं। बुधवार के परिणाम कुल डेटा का केवल 6% का प्रतिनिधित्व करते हैं आने वाले वर्षों में म्यून प्रयोग की उम्मीद है। दशकों से, भौतिकविदों ने मानक मॉडल पर भरोसा किया है और बाध्य किया है, जो सर्न के लार्ज हैड्रोन कोलाइडर जैसे स्थानों में उच्च-ऊर्जा कण प्रयोगों के परिणामों की सफलतापूर्वक व्याख्या करता है। लेकिन मॉडल ने अनुत्तरित ब्रह्मांड के बारे में कई गहरे सवाल छोड़ दिए। अधिकांश भौतिकविदों का मानना ​​है कि नई भौतिकी की एक समृद्ध टुकड़ी को खोजने का इंतजार है, अगर केवल वे ही गहराई से और आगे देख सकें। Fermilab प्रयोग के अतिरिक्त डेटा महंगी कण त्वरक की अगली पीढ़ी के निर्माण के लिए उत्सुक वैज्ञानिकों को एक बड़ा बढ़ावा प्रदान कर सकते हैं। फ़र्मिलाब के सैद्धांतिक भौतिकी के प्रमुख मार्सेला कारेना, जो प्रयोग का हिस्सा नहीं थे, ने कहा, “मैं बहुत उत्साहित हूं। मुझे लगता है कि इस छोटे से डगमगाने की नींव को हिला सकता है जो हमने सोचा था कि हम जानते थे। ” भौतिकी में केंद्र चरण को धारण करने के लिए मुन एक असम्भव कण हैं। कभी-कभी “वसा इलेक्ट्रॉन” कहा जाता है, वे परिचित प्राथमिक कणों से मिलते हैं जो हमारी बैटरी, रोशनी और कंप्यूटर को शक्ति देते हैं और परमाणुओं के नाभिक के चारों ओर फुसफुसाते हैं; उनके पास एक नकारात्मक विद्युत आवेश है, और उनके पास स्पिन नामक एक संपत्ति है, जो उन्हें छोटे मैग्नेट की तरह व्यवहार करती है। लेकिन वे अपने बेहतर चचेरे भाई के रूप में 207 गुना बड़े पैमाने पर हैं। वे भी अस्थिर हैं, जो इलेक्ट्रॉनों और सुपरलाइटवेट कणों में रेडियोधर्मी रूप से क्षय करते हैं, जो एक सेकंड के 2.2 मिलियन में न्यूट्रिनो कहलाते हैं। ब्रह्माण्ड के समग्र पैटर्न में कौन सा भाग म्यून्स खेलता है यह अभी भी एक पहेली है। मून्स ने अपनी वर्तमान प्रसिद्धि क्वांटम यांत्रिकी के गैर-विवादास्पद नियमों के कारण दी है, जो परमाणु क्षेत्र से गुजरते हैं। अन्य बातों के अलावा, क्वांटम सिद्धांत मानता है कि खाली स्थान वास्तव में खाली नहीं है, लेकिन वास्तव में “आभासी” कणों के साथ उबल रहा है जो अस्तित्व में और बाहर प्रवाहित होते हैं। यह प्रतिवेश मौजूदा कणों के व्यवहार को प्रभावित करता है, जिसमें मुऑन की एक संपत्ति भी शामिल है, जिसे चुंबकीय क्षण कहा जाता है, जो कि एक कारक g द्वारा समीकरणों में दर्शाया जाता है। 1928 में, अंग्रेजी सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी और क्वांटम सिद्धांत के संस्थापक, पॉल डायक द्वारा प्राप्त एक सूत्र के अनुसार, एक अकेला म्यूऑन का जी कारक होना चाहिए 2. लेकिन म्यूऑन अकेले नहीं होते हैं, इसलिए क्वांटम बज़ उत्पन्न होने के लिए सूत्र को सही किया जाना चाहिए ब्रह्मांड में अन्य सभी संभावित कणों से। यह कारक g को muon के 2 से अधिक होने की ओर ले जाता है, इसलिए प्रयोग का नाम: Muon g-2 है। सैद्धांतिक भविष्यवाणियों से जी -2 किस हद तक भटकता है, यह इस बात का संकेत है कि ब्रह्मांड के बारे में अभी भी कितना अज्ञात है – कितने राक्षसों, जैसा कि पोली ने कहा, भौतिकविदों को खोजने के लिए अंधेरे में दुबके हुए हैं। 1998 में ब्रुकवेन में भौतिकविदों, जिनमें पोली भी शामिल थे, जो तब एक स्नातक छात्र थे, ने वास्तव में जी -2 को मापने और भविष्यवाणियों की तुलना करके इस ब्रह्मांडीय अज्ञान का पता लगाने के लिए सेट किया। प्रयोग में, एक त्वरक जिसे अल्टरनेटिंग ग्रैडिएंट सिंक्रोट्रॉन कहा जाता है, ने म्यून्स के बीम बनाए और उन्हें 50 फुट चौड़ी स्टोरेज रिंग में भेज दिया, जो कि सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट द्वारा नियंत्रित एक विशाल रेसट्रैक है। जी के मूल्य ने भौतिकविदों की कल्पनाओं को उत्तेजित करने के लिए मानक मॉडल की भविष्यवाणी से असहमति प्राप्त की – लेकिन ठोस खोज का दावा करने के लिए पर्याप्त निश्चितता के बिना। इसके अलावा, विशेषज्ञ मानक मॉडल की सटीक भविष्यवाणी पर सहमत नहीं हो सकते हैं, आगे उम्मीद के पानी को खराब कर सकते हैं। प्रयोग को फिर से करने के लिए धन की कमी, ब्रूकहैवन ने 2001 में 50 फुट म्यूओ स्टोरेज रिंग को रिटायर किया। ब्रह्मांड को लटका दिया गया था। मुन जी -2 रिंग, 28 अगस्त, 2017 को बटाविया में फर्मी नेशनल एक्सलेरेटर लेबोरेटरी में। अंगूठी 450 डिग्री फ़ारेनहाइट पर संचालित होती है और चुंबकीय क्षेत्र के माध्यम से यात्रा करने वाले म्यूओन्स के लड़खड़ाहट का अध्ययन करती है। (रेइदर हैन / फ़र्मिलाब / यूएस डिपार्टमेंट ऑफ़ एनर्जी द न्यू यॉर्क टाइम्स के माध्यम से) फ़र्मिलाब में बड़ा कदम, मुअंस का अध्ययन करने के लिए समर्पित एक नया परिसर बनाया जा रहा था। पोली ने अपने जीवनी लेख में याद करते हुए कहा, “इसने संभावना की दुनिया खोल दी।” इस समय तक, पोली फर्मीलैब में काम कर रहा था; उन्होंने जी -2 प्रयोग को फिर से करने के लिए प्रयोगशाला से आग्रह किया। उन्होंने उसे संभाला। प्रयोग का संचालन करने के लिए, हालांकि, उन्हें ब्रुकहवेन से 50 फुट के चुंबक रेसट्रैक की आवश्यकता थी। और इसलिए 2013 में, चुंबक 3,200 मील के ओडिसी पर चला गया, ज्यादातर बजरा द्वारा, पूर्वी सीबोर्ड के नीचे, फ्लोरिडा के आसपास और मिसिसिपी नदी के ऊपर, फिर इलिनोइस से बटाविया तक फैर्मिलाब के घर तक। प्रयोग 2018 में एक अधिक तीव्र म्यूओन बीम के साथ शुरू हुआ और ब्रुकहवेन संस्करण के रूप में 20 गुना अधिक डेटा संकलन का लक्ष्य है। इस बीच, 2020 में म्यूऑन जी -2 थ्योरी इनिशिएटिव के रूप में ज्ञात 170 विशेषज्ञों के एक समूह ने स्टैंडर्ड मॉडल का उपयोग करके तीन साल की कार्यशालाओं और गणनाओं के आधार पर म्यूऑन के चुंबकीय क्षण के सैद्धांतिक मूल्य का एक नया सर्वसम्मति मूल्य प्रकाशित किया। उस उत्तर ने ब्रुकवेन द्वारा रिपोर्ट की गई मूल विसंगति पर लगाम लगाई। अंधेरे में टीम को एक और शिकन को समायोजित करना पड़ा। मानव पूर्वाग्रह से बचने के लिए – और किसी भी तरह के झगड़े को रोकने के लिए – प्रयोगकर्ताओं ने एक अभ्यास में कहा, अंधा करना, जो कि बड़े प्रयोगों के लिए आम है। इस मामले में, मास्टर घड़ी जो म्यून्स के डगमगाने पर नज़र रखती है, शोधकर्ताओं के लिए अज्ञात दर निर्धारित की गई थी। सिएटल के फर्मीलाब और वाशिंगटन विश्वविद्यालय में कार्यालयों में बंद लिफाफे में इस आकृति को सील किया गया था। 25 फरवरी को एक समारोह में, जिसे वीडियो में रिकॉर्ड किया गया था और ज़ूम पर दुनिया भर में देखा गया था, पोली ने फ़र्मिलाब लिफाफा खोला, और वाशिंगटन विश्वविद्यालय के डेविड हर्टज़ोग ने सिएटल लिफाफा खोला। अंदर की संख्या को एक स्प्रेडशीट में दर्ज किया गया था, जो सभी डेटा की कुंजी प्रदान करता है, और परिणाम गायों की एक कोर से बाहर निकल जाता है। “वास्तव में एक रोमांचक क्षण का कारण बना, क्योंकि सहयोग पर कोई भी एक ही क्षण तक जवाब नहीं जानता था,” सिस्मिया चैरिटी, एक फ़र्मिलाब पोस्टडॉक्टोरल साथी जो महामारी के दौरान लिवरपूल, इंग्लैंड से दूर से काम कर रहा है। इस बात पर गर्व था कि वे इतनी कठिन माप करने में कामयाब रहे और फिर खुशी हुई कि परिणाम ब्रुकवेन के उन लोगों से मेल खाते थे। “यह एक पुष्टि है कि ब्रुकवेन एक अस्थायी नहीं था लगता है,” कारेना, सिद्धांतकार ने कहा। “उनके पास मानक मॉडल को तोड़ने का एक वास्तविक मौका है।” भौतिकविदों का कहना है कि विसंगतियों ने उन्हें नए कणों की खोज करने के लिए विचार दिए हैं। उनमें से कण काफी हद तक बड़े हैड्रॉन कोलाइडर या इसके अनुमानित उत्तराधिकारी की समझ के भीतर हल्के होते हैं। वास्तव में, कुछ पहले से ही रिकॉर्ड किए गए हैं, लेकिन इतने दुर्लभ हैं कि वे अभी तक उपकरण द्वारा रिकॉर्ड किए गए डेटा के बर्फ़ीले हिस्से से नहीं उभरे हैं। एक अन्य उम्मीदवार, जिसे जेड-प्राइम कहा जाता है, फ़र्मिलाब के एक कॉस्मोलॉजिस्ट गॉर्डन क्रानजिक के अनुसार, बिग बैंग में कुछ पहेलियों पर प्रकाश डाल सकता है। जी -2 परिणाम, उन्होंने एक ईमेल में कहा, अगली पीढ़ी में भौतिकी के लिए एजेंडा निर्धारित कर सकता है। “यदि मनाया गया विसंगति का केंद्रीय मूल्य स्थिर रहता है, तो नए कण हमेशा के लिए छिप नहीं सकते,” उन्होंने कहा। “हम आगे बढ़ रहे मूलभूत भौतिकी के बारे में अधिक जानेंगे।” ।