क्यों हर कोई नए डब्ल्यू बोसॉन माप के बारे में बात कर रहा है

इसके बंद होने के एक दशक बाद, फर्मिलैब (सीडीएफ) में कोलाइडर डिटेक्टर से विश्लेषण किए गए परिणामों ने डब्ल्यू-बोसोन के द्रव्यमान को मापा है, जो कि एक प्राथमिक कण है, जो कि कण भौतिकी के तथाकथित मानक मॉडल द्वारा भविष्यवाणी की तुलना में थोड़ा भारी है। . सीडीएफ से दस वर्षों के परिणामों का विश्लेषण करने के बाद परिणामों की गणना की गई है, और यह अब तक किए गए डब्ल्यू-बोसोन के द्रव्यमान का सबसे सटीक माप है।

मानक मॉडल अपने सबसे मौलिक स्तरों पर वास्तविकता का हमारा मॉडल है। यह प्राथमिक कणों, फर्मियन और बोसॉन, या डब्ल्यू-बोसोन के समान विभिन्न प्रकारों और उन बलों का वर्णन करता है जो उनके बीच बातचीत को नियंत्रित करते हैं। सभी वास्तविकता को नियंत्रित करने वाली चार मूलभूत शक्तियों में से, मानक मॉडल तीन का वर्णन करता है: विद्युत चुंबकत्व, मजबूत परमाणु बल जो नाभिक को एक साथ रखता है, और कमजोर परमाणु बल जो नाभिक के रेडियोधर्मी क्षय को नियंत्रित करते हैं।

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W और Z दोनों बोसोन कमजोर परमाणु बल के वाहक हैं, और वे रेडियोधर्मी प्रक्रियाओं के माध्यम से बनते हैं। CDF के कोलाइडर ने एक ऐसी प्रक्रिया के रूप में उच्च वेगों पर एक दूसरे में खरबों प्रोटॉन और एंटीप्रोटोन (एंटीमैटर प्रोटॉन के लिए दोगुना, समान द्रव्यमान लेकिन विपरीत चार्ज ले जाते हैं) को नष्ट कर दिया, जो हर 10 मिलियन टकराव में एक बार W-Boson उत्पन्न करता है। हालाँकि, बोसॉन को सीधे नहीं मापा जा सकता है; यह बहुत तेजी से क्षय होता है, और इसलिए इसकी उपस्थिति का अनुमान उन कणों से लगाया जाना चाहिए जिनमें यह क्षय होता है।

यह वह प्रक्रिया है जिसे सीडीएफ और बाद में एलएचसी पर संवेदनशील सेंसरों को देखने के लिए डिज़ाइन किया गया है। वर्तमान गणना डब्ल्यू-बोसोन उम्मीदवार कणों के 4.2 मिलियन अवलोकनों का उपयोग करती है, 2012 में समूह के डब्ल्यू-बोसोन के द्रव्यमान के अंतिम माप के रूप में लगभग चार गुना अधिक डेटा, और मानव पूर्वाग्रह के जोखिम को कम करने के लिए प्रयोग को अंधा कर दिया गया था, जिसका अर्थ है कि भौतिक विज्ञानी इसके डेटा का विश्लेषण करने पर इसके परिणामों के बारे में तब तक अंधेरे में रखा गया जब तक कि उनका काम पूरा नहीं हो गया।

काम का नेतृत्व करने वाले ड्यूक विश्वविद्यालय के आशुतोष वी. कोतवाल ने एक बयान में कहा, “हमारे परिणाम में सुधार और अतिरिक्त जांच की संख्या बहुत अधिक है।”

परिणाम W-Boson का द्रव्यमान 80,433.5 ± 9.4 MeV (एक मेगा इलेक्ट्रॉन-वोल्ट एक इलेक्ट्रॉन में द्रव्यमान-ऊर्जा के बारे में है) देते हैं, जबकि मानक मॉडल की भविष्यवाणियां 80,357 (MeV) ± 6 MeV पर द्रव्यमान की भविष्यवाणी करती हैं। हालांकि त्रुटि (लगभग 77 MeV) परिमाण में छोटी है, माप 9 MeV के भीतर सटीक है, जिससे विचलन त्रुटि के मार्जिन का लगभग आठ गुना हो जाता है। गणितीय रूप से कहें तो, परिणाम का सांख्यिकीय महत्व 7-सिग्मा है, जो कि कण भौतिकी में 5-सिग्मा के सांख्यिकीय रूप से स्वीकृत स्वर्ण-मानक से बहुत ऊपर है। इसका मतलब यह है कि यदि कोई नई भौतिकी डब्ल्यू बोसॉन को प्रभावित नहीं करती है, तो कम से कम जितनी बड़ी विसंगतियां देखी गई हैं, वे तब भी शुद्ध संयोग से उत्पन्न होंगी, जब हर 800 बिलियन बार प्रयोग चलाया गया था, जबकि 5-सिग्मा परिणाम एक दिए गए प्रभाव से मेल खाता है। हर 3.5 मिलियन रन पर एक बार मौका।

अतीत में, डब्ल्यू-बोसोन के द्रव्यमान जैसी विसंगतियों ने भौतिकी में उपन्यास सिद्धांतों की आवश्यकता और उद्भव की ओर इशारा किया है। उदाहरण के लिए, बुध की कक्षा में जो कंपन न्यूटन के सिद्धांतों का हिसाब नहीं दे सकता था, वह न्यूटनियन से आइंस्टीन के दुनिया के चित्रों की ओर इशारा करता है।

इस विसंगति का मतलब यह हो सकता है कि या तो प्रयोग के विश्लेषण के पीछे का गणित गलत था या प्रयोग ही गलत था, या कि मानक मॉडल में कुछ हिस्से गायब हैं। हालाँकि, विज्ञान में उत्पादित कागज की सहकर्मी-समीक्षा की गई है और यह प्रयोग अब तक का सबसे सटीक प्रयोग है। इसलिए, परिणामों ने भौतिकी समुदाय को स्तब्ध और उत्साहित छोड़ दिया है, क्योंकि यह संभावित रूप से कण भौतिकी को फिर से लिख सकता है क्योंकि यह वर्तमान में मानक मॉडल के माध्यम से जाना जाता है।

जिनेवा के पास सर्न के एक प्रायोगिक भौतिक विज्ञानी मार्टिजन मुलडर कहते हैं, “कोई भी इस विसंगति की प्रतीक्षा नहीं कर रहा था, जो नए शोध में शामिल नहीं थे, लेकिन वैज्ञानिक अमेरिकी से बात करते हुए विज्ञान में एक साथ टिप्पणी की गई थी। “यह बहुत अप्रत्याशित है। आप लगभग अपने आप को ठगा हुआ महसूस करते हैं क्योंकि अचानक वे एक पैर को देख रहे हैं जो वास्तव में कण भौतिकी की पूरी संरचना का समर्थन करता है। ”

“मानक मॉडल एक बहुत अच्छी तरह से संतुलित संरचना है। इसलिए यह माप केवल एक माप नहीं है। यदि यह माप बदलता है, तो मॉडल का संतुलन बदल जाता है, जिसका अर्थ है कि हमें अन्य सभी मापों का पुनर्मूल्यांकन करना होगा जो हमने किए हैं और देखें कि क्या, शायद, कुछ अन्य मापदंडों को बदलने से चीजें स्वाभाविक हो जाती हैं ”डॉ। टाटा इंस्टीट्यूट ऑफ फंडामेंटल रिसर्च (TIFR) में सैद्धांतिक भौतिकी विभाग में भौतिकी के प्रोफेसर अमोल दिघे से बात करते हुए पुदीना

FILE - जिनेवा, स्विटजरलैंड के पास, मंगलवार, फरवरी को यूरोपीय परमाणु अनुसंधान संगठन, CERN की LHC (लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर) सुरंग में एक तकनीशियन काम करता है।  16, 2016.

FILE – जिनेवा, स्विटजरलैंड के पास, मंगलवार, फरवरी को यूरोपीय परमाणु अनुसंधान संगठन, CERN की LHC (लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर) सुरंग में एक तकनीशियन काम करता है। 16, 2016.
(एपी)


उदाहरण के लिए, मानक मॉडल का उपयोग कई कणों के द्रव्यमान और आवेश जैसे गुणों की भविष्यवाणी करने के लिए किया गया था, जिन्हें बाद में बीसवीं शताब्दी में कण भौतिकी के महान युग में खोजा गया था। उनमें से सबसे प्रसिद्ध हिग्स बोसोन था, जिसे “गॉड-पार्टिकल” कहा जाता है, जो डब्ल्यू-बोसोन सहित अन्य सभी कणों को द्रव्यमान देता है। हिग्स, जिसे अंततः सीईआरएन के लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर (एलएचसी) में खोजा गया था, के मानक मॉडल द्वारा भी बड़े पैमाने पर भविष्यवाणी की गई थी।

हालाँकि, मानक मॉडल को इस प्रयोग के परिणामों से पहले से ही चुनौतियों का सामना करना पड़ रहा था, उनमें से प्रमुख डार्क मैटर, डार्क-एनर्जी, न्यूट्रिनो द्रव्यमान और गुरुत्वाकर्षण को कारक बनाने में असमर्थता थी। इस संदर्भ में परिणाम वैज्ञानिकों के विश्वास को मजबूत करते हैं कि मानक मॉडल से परे “नई भौतिकी” है जो परिणाम इंगित कर रहे हैं।

“एक कण भौतिक विज्ञानी के रूप में, मुझे यह कहने में विश्वास है कि मानक मॉडल से परे और अधिक भौतिकी की खोज की जानी चाहिए। यह ऐसे रहस्य हैं जो भौतिकविदों को पदार्थ, ऊर्जा, स्थान और समय की पूरी समझ की खोज करते रहने के लिए नए सुराग और नए कारण देते हैं ”जॉन कॉनवे ने कहा, टीम का एक हिस्सा जिसने फर्मिलैब (सीडीएफ) में कोलाइडर डिटेक्टर का निर्माण और संचालन किया। , पर एक लेख में बातचीत।

यह वह नहीं है जो आप समझते हैं बल्कि जो आप नहीं समझते हैं वह वैज्ञानिक उद्यम के बारे में दिलचस्प है। अतीत में, डब्ल्यू-बोसोन के द्रव्यमान जैसी विसंगतियों ने भौतिकी में उपन्यास सिद्धांतों की आवश्यकता और उद्भव की ओर इशारा किया है। उदाहरण के लिए, बुध की कक्षा में होने वाली हलचल, जिसके लिए न्यूटन के सिद्धांत जिम्मेदार नहीं थे, ने न्यूटन से लेकर आइंस्टीन के दुनिया के चित्रों तक का रास्ता दिखाया। इसी तरह, डबल-स्लिट प्रयोगों ने क्वांटम यांत्रिकी का मार्ग प्रशस्त किया।

फिर भी, वैज्ञानिक विज्ञान के पेपर के परिणामों और इसकी कार्यप्रणाली को बारीक-कंघी के माध्यम से जाने की कोशिश कर रहे हैं। उपन्यास सिद्धांतों और कणों के माध्यम से द्रव्यमान में विसंगति के लिए खाते की कोशिश करने वाले कागजात की हड़बड़ी की उम्मीद है। उसी के लिए उम्मीदवारों में से एक सुपरसिमेट्री है – एक सिद्धांत जिसने एलएचसी पर ऐसे सुपरसिमेट्रिक कणों को खोजने के प्रयोगों के बावजूद अब तक कोई परिणाम नहीं दिया है। निकट भविष्य में और अधिक की उम्मीद की जा सकती है।

बिनीत प्रियरंजन एक स्वतंत्र पत्रकार, लेखक और कवि हैं।

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