हमारा ब्रह्मांड अपने विचित्र समकक्ष एंटीमैटर की तुलना में अधिक मामले के साथ क्यों घूम रहा है - और हम सभी पर क्यों मौजूद हैं - आधुनिक भौतिकी की सबसे हैरान करने वाली पहेली में से एक है।
किसी तरह, जब ब्रह्मांड अविश्वसनीय रूप से युवा था, लगभग सभी एंटीमैटर गायब हो गए, बस सामान्य सामान छोड़कर। सिद्धांतकारों ने लंबे समय तक कभी-कभी मायावी स्पष्टीकरण को डगमगाया है - और अधिक महत्वपूर्ण, प्रयोगों के साथ उस स्पष्टीकरण का परीक्षण करने का एक तरीका।
अब, सिद्धांतकारों की तिकड़ी ने प्रस्ताव दिया है कि हिग्स बोसोन नामक कणों की तिकड़ी ब्रह्मांड में एंटीमैटर के रहस्यमय लुप्त हो जाने वाले कार्य के लिए जिम्मेदार हो सकती है। और उन्हें लगता है कि वे जानते हैं कि संदिग्ध अपराधियों को कैसे खोजना है।
लापता एंटीमैटर का मामला
उप-परमाणु कणों के बीच लगभग हर एक बातचीत में, एंटीमैटर (जो सामान्य पदार्थ के समान है लेकिन विपरीत चार्ज के साथ) और सामान्य पदार्थ समान माप में निर्मित होते हैं। यह ब्रह्मांड का एक मौलिक समरूपता प्रतीत होता है। और फिर भी, जब हम बाहर जाते हैं और उसी ब्रह्मांड को देखते हैं, तो हम शायद ही किसी एंटीमैटर को देखते हैं। जहाँ तक भौतिकशास्त्री बता सकते हैं, एंटीमैटर के प्रत्येक कण के लिए अभी भी चारों ओर लटके हुए हैं, ब्रह्मांड के चारों ओर, सामान्य पदार्थ के लगभग एक अरब कण हैं।
यह रहस्य कई नामों से जाना जाता है, जैसे कि मामला विषमता समस्या और बैरन विषमता समस्या; नाम की परवाह किए बिना, यह भौतिकविदों स्टम्प्ड है। अब तक, कोई भी एंटीमैटर पर पदार्थ के प्रभुत्व के लिए एक सुसंगत, सुसंगत स्पष्टीकरण प्रदान करने में सक्षम नहीं रहा है, और चूंकि यह भौतिकविदों का काम है कि वे यह बताएं कि प्रकृति कैसे काम करती है, इसलिए यह परेशान होने लगी है।
हालाँकि, प्रकृति ने हमारे ऊपर कुछ सुराग छोड़ दिए थे कि हम पहेली बना सकें। उदाहरण के लिए, बहुत सारे एंटीमैटर के लिए कोई सबूत तथाकथित ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि में नहीं दिखता है - बिग बैंग से उत्पन्न गर्मी, ब्रह्मांड का जन्म। यह सुझाव देता है कि शरारत बहुत प्रारंभिक ब्रह्मांड में हुई थी। और प्रारंभिक ब्रह्मांड एक बहुत ही पागल जगह थी, जिसमें सभी प्रकार की जटिल, खराब समझ वाली भौतिकी चल रही थी। इसलिए यदि पदार्थ और एंटीमैटर विभाजित होने जा रहे हैं, तो यह एक अच्छा समय है।
हिग्स को दोषी ठहराते हैं
वास्तव में, एंटीमैटर के गायब होने का सबसे अच्छा समय हमारे ब्रह्माण्ड में उस समय लेकिन संक्षिप्त काल के दौरान था जब प्रकृति की शक्तियां अलग हो रही थीं जैसे कि ब्रह्मांड के ठंडा होने के बाद।
उच्च ऊर्जाओं (जैसे कि एक कण कोलाइडर के अंदर) में, विद्युत चुम्बकीय बल और कमजोर परमाणु बल अपनी शक्तियों को मिलाकर एक नई शक्ति बनाते हैं: इलेक्ट्रोक। एक बार जब चीजें शांत हो जाती हैं और सामान्य रोजमर्रा की ऊर्जा में लौट आती हैं, हालांकि, इलेक्ट्रोविच परिचित दो बलों में विभाजित हो जाता है।
बिग बैंग के पहले क्षणों में पाए जाने वाले उच्च ऊर्जाओं की तरह, हम सोचते हैं कि मजबूत परमाणु शक्ति इलेक्ट्रोक में विलीन हो जाती है, और अभी भी उच्च ऊर्जा पर, गुरुत्वाकर्षण पार्टी को एक एकीकृत बल में जोड़ता है। लेकिन हम अभी तक यह नहीं पता लगा पाए हैं कि खेल में गंभीरता किस तरह से आती है।
हिग्स बोसोन, का प्रस्ताव 1960 के दशक में था, लेकिन 2012 तक लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर के अंदर नहीं खोजा गया था, यह कमजोर परमाणु बल से विद्युत चुम्बकीय बल को विभाजित करने का काम करता है। भौतिकविदों को पूरा यकीन है कि प्रकृति के सभी चार बलों के अपनी-अपनी संस्थाओं के रूप में गिर जाने से पहले पदार्थ-प्रतिकण विभाजन हुआ; ऐसा इसलिए है क्योंकि हमें ब्रह्मांड के विभाजन के बाद की भौतिकी की बहुत स्पष्ट समझ है, और बाद में युगों में बहुत अधिक एंटीमैटर जोड़ना कॉस्मिक माइक्रोवेव पृष्ठभूमि की टिप्पणियों का उल्लंघन करता है)।
जैसे, शायद हिग्स बोसोन एक भूमिका निभाता है।
लेकिन हिग्स खुद इसे काट नहीं सकते; केवल हिग्स का उपयोग करने वाले पदार्थ और एंटीमैटर के बीच असंतुलन पैदा करने के लिए कोई ज्ञात तंत्र नहीं है।
शुक्र है कि हिग्स की कहानी खत्म नहीं हो सकती। भौतिकविदों को एक ही हिग्स बोसॉन मिला है जो कि कोलाइडर प्रयोगों में लगभग 125 बिलियन इलेक्ट्रॉन वोल्ट या GeV के द्रव्यमान के साथ है - संदर्भ के लिए, एक प्रोटॉन का वजन लगभग 1 GeV है।
पता चला, हिग्स अकेले नहीं हो सकते।
यह पूरी तरह से संभव है कि वहाँ अधिक हिग्स बोसोन हो जो कि हमारे प्रयोगों में वर्तमान में पता लगा सकते हैं की तुलना में अधिक विशाल हैं। आजकल, उन हेफ्टियर हिग्स, यदि वे मौजूद हैं, तो बहुत कुछ नहीं करेंगे, वास्तव में किसी भी भौतिकी में भाग नहीं लेंगे जिसे हम अपने साथियों के साथ एक्सेस कर सकते हैं - हमारे पास उन्हें "सक्रिय" करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा नहीं है। लेकिन ब्रह्मांड के शुरुआती दिनों में, जब ऊर्जा बहुत अधिक थी, बहुत अधिक थी, दूसरे हिग्स सक्रिय हो सकते थे, और उन हिग्स ने कुछ मूलभूत कण बातचीत में असंतुलन पैदा किया हो सकता है, जिससे पदार्थ और एंटीमैटर के बीच आधुनिक विषमता हो सकती है।
रहस्य सुलझाना
प्रीप्रिंट जर्नल अर्क्सिव में हाल ही में प्रकाशित एक पत्र में, तीन भौतिकविदों ने एक दिलचस्प संभावित समाधान का प्रस्ताव दिया: शायद, तीन हिग्स बोसोन ("हिग्स ट्रोइका" करार दिया गया) ने शुरुआती ब्रह्मांड में गर्म आलू का खेल खेला, जो सामान्य बात की बाढ़ पैदा करता है। । जब पदार्थ एंटीमैटर को छूता है - पूफ - दो विलोप और गायब हो जाता है।
और इसलिए इस मामले की अधिकांश धारा एंटीमैटर का सफाया कर देगी, जिससे यह लगभग पूरी तरह से विकिरण की बाढ़ में अस्तित्व से बाहर हो जाएगी। इस परिदृश्य में, वर्तमान ब्रह्मांड के लिए पर्याप्त सामान्य बात बची रहेगी जिसे हम जानते हैं और प्यार करते हैं।
इस काम को करने के लिए, सिद्धांतकारों ने तिकड़ी का प्रस्ताव किया है जिसमें एक ज्ञात हिग्स कण और दो न्यूबॉय शामिल हैं, इस जोड़ी में से प्रत्येक में लगभग 1,000 GeV का द्रव्यमान है। यह संख्या विशुद्ध रूप से मनमाना है, लेकिन विशेष रूप से इस काल्पनिक हिग्स को संभवतः अगली पीढ़ी के कण कोलाडर के साथ खोज करने के लिए चुना गया था। एक कण के अस्तित्व का अनुमान लगाने का कोई उपयोग नहीं है जिसे कभी भी पता नहीं लगाया जा सकता है।
भौतिकविदों के सामने एक चुनौती है। जो भी तंत्र का कारण बनता है असममितता को एक अरब से एक तक कारक द्वारा एंटीमैटर पर बढ़त देनी होती है। और, इसके काम करने के लिए प्रारंभिक ब्रह्मांड में समय की एक बहुत छोटी खिड़की है; एक बार बलों के विभाजन के बाद, खेल खत्म हो गया है और भौतिकी जैसा कि हम जानते हैं कि यह जगह में बंद है। और दो नए हिग्स सहित इस तंत्र को परीक्षण योग्य होना चाहिए।
संक्षिप्त उत्तर: वे ऐसा करने में सक्षम थे। यह एक बहुत ही जटिल प्रक्रिया है, लेकिन ओवररचिंग (और सैद्धांतिक) कहानी इस तरह से है: दो नए हिग्स कणों की बौछार में थोड़ा अलग दरों पर और एंटीमैटर पर पदार्थ के लिए थोड़ा अलग वरीयताओं के साथ क्षय करते हैं। ये अंतर समय के साथ निर्मित होते हैं, और जब इलेक्ट्रोकेक बल विभाजित होता है, तो पदार्थ-एंटीमैटर कण आबादी में एक अंतर का पर्याप्त "ब्रह्मांड में" बनाया जाता है जो सामान्य पदार्थ एंटीमैटर पर हावी होता है।
ज़रूर, यह बैरन विषमता की समस्या को हल करता है लेकिन बस तुरंत इस सवाल का नेतृत्व करता है कि प्रकृति इतने सारे हिग्स बोसोन के साथ क्या कर रही है। लेकिन हम चीजों को एक समय में एक कदम उठाएंगे।
