नई क्वार्क खोज से ब्रह्मांड के जन्म के बारे में महत्वपूर्ण सुराग मिला
सीसे के दो परमाणुओं की टक्कर से निकलने वाले मलबे में शीर्ष क्वार्क की एक जोड़ी का पता लगाया गया है।
SCIENCE/विज्ञानं : यह पहली बार है कि इस विशिष्ट क्वार्क-एंटीक्वार्क जोड़ी को दो नाभिकों के बीच टकराव में देखा गया है। यह पता लगाने से इस बात के प्रमाण मजबूत होते हैं कि सभी छह क्वार्क फ्लेवर समय की शुरुआत में मौजूद थे, सूपी क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा में, जिसके बारे में माना जाता है कि उसने बिग बैंग के बाद के क्षणों में ब्रह्मांड को भर दिया था। इसका मतलब है कि हम इस आदिम सूप के नए माप लेने और इस बारे में नई जानकारी प्राप्त करने के एक कदम और करीब हैं कि हमारा ब्रह्मांड शुरू से ही कैसे बना। क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा वह है जो आपको तब मिलता है जब प्राथमिक क्वार्क और ग्लूऑन जो आमतौर पर प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के अंदर बंधे होते हैं, अपने दायरे से मुक्त हो जाते हैं और अत्यधिक ऊर्जावान परिस्थितियों में एक ढीले, परस्पर क्रियाशील “सूप” में एक साथ मिल जाते हैं।
पदार्थ की इस अवस्था का अध्ययन करने में समस्या यह है कि क्वार्क बहुत तेज़ी से, एक सेकंड के एक छोटे से अंश में क्षय हो जाते हैं। बिग बैंग के बाद उभरा क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा केवल कुछ मिलियनवें सेकंड के लिए अस्तित्व में था, इससे पहले कि कण एक साथ मिलकर सामान्य पदार्थ बनाने लगे, एक प्रक्रिया जिसे हैड्रोनाइजेशन कहा जाता है। क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा का अध्ययन करने के लिए, भौतिक विज्ञानी भारी कणों को एक साथ टकराने के लिए लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर जैसे कण कोलाइडर का उपयोग करते हैं। ये टकराव कणों की बौछार पैदा करते हैं जो सामान्य पदार्थ बनाने के लिए क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा अवस्था से गुजरते हैं। वैज्ञानिक क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा की जांच करने के लिए इस प्रक्रिया के उत्पादों का माप ले सकते हैं।
टॉप क्वार्क छह क्वार्क फ्लेवर में सबसे भारी हैं, और क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा के विकास का अध्ययन करने के लिए एक विशेष रूप से मूल्यवान उपकरण हैं। हालाँकि, क्योंकि वे सबसे भारी हैं, उनका जीवनकाल सबसे छोटा है, केवल 10-25 सेकंड। यह हैड्रॉन निर्माण समय-सीमा से कम है, जिसका अर्थ है कि वे हैड्रोनीकरण होने से पहले ही क्षय हो जाते हैं। भारी आयन टकराव में उत्पन्न क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा 10-23 सेकंड तक रहता है; इसलिए शीर्ष क्वार्क प्लाज्मा के समग्र रूप से पहले ही समाप्त हो जाते हैं, जिससे उनका अध्ययन करना विशेष रूप से कठिन हो जाता है। अक्सर, भौतिकविदों द्वारा खोजे जाने वाले कणों का सीधे पता नहीं लगाया जाता है, बल्कि उनके क्षय होने वाले उत्पादों से उनका पता लगाया जाता है, और यह नए शोध का मामला है। लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर में, एटलस सहयोग के साथ भौतिकविदों की एक टीम ने क्षय के डिलेप्टन चैनल के माध्यम से उनके क्षय उत्पादों में एक शीर्ष क्वार्क जोड़ी के गठन का पता लगाया।
इस प्रक्रिया में, शीर्ष क्वार्क एक बॉटम क्वार्क और एक डब्ल्यू बोसोन में क्षय हो जाता है; डब्ल्यू बोसोन फिर एक न्यूट्रिनो और या तो एक इलेक्ट्रॉन या एक म्यूऑन में क्षय हो जाता है। सहयोग ने सीसे के परमाणुओं के बीच टकराव में इस प्रक्रिया की पहचान की, जिसका सांख्यिकीय महत्व 5.03 सिग्मा है – महत्वपूर्ण पहचान के लिए पांच-सिग्मा सीमा को पार करना। यह पहली बार है जब भारी नाभिकों के बीच टकराव में शीर्ष क्वार्क जोड़ी का उत्पादन देखा गया है। पिछले शोधपत्र में सीसे के आयन और प्रोटॉन के बीच टकराव में शीर्ष क्वार्क जोड़ी के उत्पादन का वर्णन किया गया है; नया परिणाम एक कदम आगे जाता है, जो क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा के भविष्य के अध्ययनों के लिए एक रास्ता प्रदान करता है। शोधकर्ताओं ने अपने शोधपत्र में लिखा है, “इस प्रक्रिया का अवलोकन क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा के पूर्व-संतुलन चरण में सभी क्वार्क स्वादों की उपस्थिति के साक्ष्य को समेकित करता है, जो प्रारंभिक ब्रह्मांड की स्थितियों के समान है।” “यह परिणाम क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा और शीर्ष क्वार्क के साथ प्रारंभिक ब्रह्मांड के भौतिकी के आगे के अध्ययन का मार्ग प्रशस्त करता है।” शोध को फिजिकल रिव्यू लेटर्स में प्रकाशित किया जाएगा।
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