हिग्स से आगे की भौतिकी? छिपे हुए डाइमेंशन की ज्योमेट्री से पैदा हो सकता है कणों का द्रव्यमान

एक नए थ्योरेटिकल पेपर में यह दिखाया गया है कि Z और W बोसॉन जैसे फंडामेंटल पार्टिकल्स का मास छिपे हुए डाइमेंशन की मुड़ी हुई ज्योमेट्री से पैदा हो सकता है। इस काम में पार्टिकल के मास के सोर्स के तौर पर हिग्स फील्ड को बायपास करने का एक तरीका बताया गया है, जो यह समझने के लिए एक नया टूल देता है कि हिग्स फील्ड खुद कैसे बना होगा, साथ ही पार्टिकल फिजिक्स के स्टैंडर्ड मॉडल में कुछ लगातार बनी हुई कमियों को दूर करने का एक संभावित तरीका भी बताता है। स्लोवाक एकेडमी ऑफ साइंसेज के थ्योरेटिकल फिजिसिस्ट रिचर्ड पिंचैक कहते हैं, “हमारी तस्वीर में, मैटर खुद ज्योमेट्री के रेजिस्टेंस से बनता है, न कि किसी बाहरी फील्ड से।” हिग्स फील्ड को पहली बार 1960 के दशक में यह समझाने के लिए प्रस्तावित किया गया था कि फंडामेंटल पार्टिकल्स में मास क्यों होता है – यह एक बहुत बड़ी समस्या थी जो पार्टिकल फिजिक्स का एक सुसंगत मॉडल बनाने के प्रयासों में बाधा डाल रही थी। यह कुछ हद तक हिग्स फील्ड की वजह से ही संभव हुआ कि फिजिसिस्ट आज जिस स्टैंडर्ड मॉडल पर हम भरोसा करते हैं, उसे बना पाए।

ब्रह्मांड में घूमने वाले कोई भी पार्टिकल्स भी इस चिपचिपे पदार्थ से होकर गुजरते हैं, और हर पार्टिकल इसके साथ थोड़ा अलग तरह से इंटरैक्ट करता है। जो पार्टिकल्स इस चिपचिपे पदार्थ के साथ मजबूती से इंटरैक्ट करते हैं, जैसे कि कीचड़ में चलना, वे “भारी” व्यवहार करते हैं, जैसे W और Z बोसॉन। जो पार्टिकल्स मुश्किल से इंटरैक्ट करते हैं वे “हल्के” होते हैं, जैसे इलेक्ट्रॉन। फोटॉन इसके साथ बिल्कुल भी इंटरैक्ट नहीं करते। इस इंटरैक्शन को हिग्स मैकेनिज्म के नाम से जाना जाता है, और यह पार्टिकल के मास को बहुत अच्छे से समझाता है। हम जानते हैं कि हिग्स फील्ड असली है क्योंकि इसका क्वांटम रिपल, हिग्स बोसॉन, आखिरकार 2012 में लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर में बहुत भरोसे के साथ खोजा गया था। हालांकि, इसका मतलब यह नहीं है कि हिग्स मैकेनिज्म पूरी कहानी है। उदाहरण के लिए, हम अभी भी नहीं जानते कि हिग्स फील्ड में वे गुण क्यों हैं जो उसमें हैं। न ही हिग्स सॉल्यूशन डार्क मैटर, या डार्क एनर्जी, या यह समझाता है कि हिग्स फील्ड आखिर मौजूद क्यों है।

हमें कहीं न कहीं कुछ जानकारी की कमी है – और पिंचैक और उनके सहयोगियों का मानना ​​है कि कुछ सुराग छिपी हुई ज्योमेट्री में हो सकते हैं, उनके G2 मैनिफोल्ड नामक सात-आयामी स्पेस के अध्ययन के अनुसार। मैनिफोल्ड एक तरह का मैथमेटिकल स्पेस है – यह किसी भी ‘आकार’ के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला एक सामान्य शब्द है जिसमें कर्व, फोल्ड या ट्विस्ट हो सकते हैं। फिजिसिस्ट अक्सर स्पेसटाइम की ज्योमेट्री, या स्ट्रिंग थ्योरी जैसी थ्योरी में प्रस्तावित छिपे हुए अतिरिक्त डाइमेंशन का वर्णन करने के लिए मैनिफोल्ड का उपयोग करते हैं। इन जगहों में रोज़मर्रा की ज़िंदगी के जाने-पहचाने ऊपर-नीचे, बाएं-दाएं और आगे-पीछे से ज़्यादा दिशाएं हो सकती हैं। कुछ मैनिफोल्ड के लिए पूरी सात आज़ाद दिशाओं की ज़रूरत होती है। एक खास सात-आयामी संरचना वाला मैनिफोल्ड, जो बहुत ही कड़े तरीके से व्यवस्थित होता है, उसे G2 मैनिफोल्ड के नाम से जाना जाता है।

रिसर्चर्स ने G2-रिक्की फ्लो नाम का एक नया समीकरण विकसित किया, जिससे वे यह मॉडल बना सके कि एक G2 मैनिफोल्ड समय के साथ कैसे बदलता है। पिंचैक बताते हैं, “जैविक सिस्टम की तरह, जैसे DNA का मुड़ना या अमीनो एसिड का हैंडेडनेस, इन एक्स्ट्रा-डायमेंशनल संरचनाओं में टॉर्शन हो सकता है, जो एक तरह का अंदरूनी घुमाव है।” “जब हम उन्हें समय के साथ विकसित होने देते हैं, तो हम पाते हैं कि वे सॉलिटॉन नामक स्थिर कॉन्फ़िगरेशन में सेटल हो सकते हैं। ये सॉलिटॉन सहज समरूपता टूटने जैसी घटनाओं की पूरी तरह से ज्यामितीय व्याख्या प्रदान कर सकते हैं।”

सॉलिटॉन एक अकेली, खुद को बनाए रखने वाली लहर की तरह है जो हमेशा अपना आकार बनाए रख सकती है। रिसर्चर्स ने पाया कि उनका G2 मैनिफोल्ड ठीक ऐसे ही एक स्थिर कॉन्फ़िगरेशन में आराम करता है – और उस कॉन्फ़िगरेशन में एक घुमाव, या टॉर्शन था, जो W और Z बोसॉन पर छप जाता है, जिससे हिग्स मैकेनिज्म जैसा ही द्रव्यमान देने वाला प्रभाव पैदा होता है। नतीजों से यह भी अंदाज़ा लगता है कि यूनिवर्स का तेज़ी से फैलना G2 मैनिफोल्ड के टॉर्शन से होने वाले कर्वेचर से जुड़ा हो सकता है। और, अगर यह टॉर्शन एक फील्ड की तरह काम करता है, तो इससे पार्टिकल्स बनने चाहिए, जैसे हिग्स फील्ड से हिग्स बोसोन बनता है।

रिसर्चर्स ने इस काल्पनिक पार्टिकल को टॉरस्टोन नाम दिया, और बताया कि ऐसा पार्टिकल कैसा व्यवहार करेगा। अगर यह मौजूद है, तो टॉरस्टोन को पार्टिकल कोलाइडर की गड़बड़ियों, कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड में अजीब गड़बड़ियों, और यहाँ तक कि ग्रेविटेशनल वेव की गड़बड़ियों में भी पता लगाया जा सकता है। इसका अस्तित्व अभी साबित नहीं हुआ है, लेकिन अगर टॉर्शन फील्ड मौजूद है, तो अब हमें पता है कि कहाँ देखना शुरू करना है। यह काफी अजीब और मुश्किल चीज़ है, लेकिन हिग्स फील्ड भी अपने समय में ऐसा ही था – और इसे साबित करने में लगभग 50 साल लग गए। उम्मीद है, हमें संभावित G2 मैनिफोल्ड के बारे में जवाबों के लिए इतना लंबा इंतज़ार नहीं करना पड़ेगा, लेकिन अब तक, यह तरीका कुछ ज़रूरी सवालों के जवाबों की ओर एक रास्ता दिखाता है। पिंचाक कहते हैं, “प्रकृति अक्सर आसान समाधान पसंद करती है।” “हो सकता है कि W और Z बोसोन का मास मशहूर हिग्स फील्ड से नहीं, बल्कि सीधे सात-आयामी स्पेस की ज्योमेट्री से आता हो।” यह रिसर्च न्यूक्लियर फिजिक्स B में पब्लिश हुई है।

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