मैनहट्टन के आकार का एक रेल गन हिग्स बोसोन के रहस्य को प्रकट कर सकता है

लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर के साथ कोई भी खिलवाड़ नहीं करता। यह वर्तमान युग का सर्वोच्च कण तस्कर है, और भौतिकी की सीमाओं का अध्ययन करने के लिए कुछ भी अपनी ऊर्जा क्षमताओं या क्षमता को नहीं छू सकता है। लेकिन सभी महिमा क्षणभंगुर हैं, और कुछ भी हमेशा के लिए नहीं रहता है। आखिरकार, लगभग 2035 में, 17 मील लंबी (27 किलोमीटर) की रिंग में बिजली की रोशनी से रोशनी निकल जाएगी। उसके बाद क्या आता है?

दुनिया भर में प्रतिस्पर्धा करने वाले समूह अपने पालतू कोलाइडर के विचारों को अगली बड़ी चीज बनाने के लिए वित्तीय सहायता को सुरक्षित रखने के लिए जूझ रहे हैं। प्रीप्रिंट जर्नल arXiv में एक पेपर में एक डिज़ाइन को 13 अगस्त को वर्णित किया गया था। कॉम्पैक्ट लीनियर कोलाइडर (या CLIC, क्योंकि यह प्यारा है) के रूप में जाना जाता है, प्रस्तावित बड़े पैमाने पर, सबमैटोमिक रेल गन फ्रंट-रनर लगता है। हिग्स बोसोन की वास्तविक प्रकृति क्या है? शीर्ष क्वार्क से इसका क्या संबंध है? क्या हम मानक मॉडल से परे भौतिकी के कोई संकेत पा सकते हैं? सीएलआईसी उन सवालों का जवाब देने में सक्षम हो सकता है। इसमें केवल मैनहट्टन की तुलना में एक कण कोलाइडर शामिल है।

सबटामिक ड्रैग रेसिंग

लार्ज हैड्रोन कोलाइडर (LHC) कुछ भारी कणों को एक साथ मिलाता है, जिन्हें हैड्रोन (इसलिए सुविधा का नाम) कहा जाता है। आपके शरीर के अंदर हैड्रोन का एक गुच्छा है; प्रोटॉन और न्यूट्रॉन उस सूक्ष्म कबीले के सबसे आम प्रतिनिधि हैं। एलएचसी में, गोल और गोल हैडरॉन एक विशाल सर्कल में जाते हैं, जब तक कि वे प्रकाश की गति से संपर्क नहीं करते हैं और मुंहतोड़ शुरू करते हैं। जबकि प्रभावशाली - LHC पृथ्वी पर किसी भी अन्य उपकरण द्वारा बेजोड़ ऊर्जा तक पहुँचता है - पूरा मामला एक गन्दा है। सब के बाद, हैड्रॉन समूहिक कण होते हैं, बस दूसरे के बैग, टिनिअर, अधिक मौलिक चीजें, और जब हैड्रोन स्मैश करते हैं, तो उनके सभी हिम्मत पूरे स्थान पर फैल जाते हैं, जो विश्लेषण को जटिल बनाता है।

इसके विपरीत, CLIC को अधिक सरल, स्वच्छ और अधिक सर्जिकल बनाया गया है। हैड्रॉन के बजाय, CLIC इलेक्ट्रॉनों और पॉज़िट्रॉन, दो प्रकाश, मौलिक कणों को गति देगा। और यह स्मैशर एक सीधी रेखा में कणों को गति देगा, कहीं भी 7 से 31 मील (11 से 50 किमी), अंतिम डिजाइन के आधार पर, बैरल के ठीक नीचे।

यह सब अजीबोगरीब सब एक बार में नहीं होगा। सीएचआईसी के लिए वर्तमान योजना 2035 में कम क्षमता पर चल रही है, ठीक उसी समय जब एलएचसी घुमावदार हो रही है। पहली पीढ़ी का CLIC मात्र 380 gigaelectronvolts (GeV) पर काम करेगा, जो LHC की अधिकतम शक्ति के एक-तिहाई से कम है। वास्तव में, यहां तक ​​कि सीएलआईसी की पूर्ण परिचालन शक्ति, जो वर्तमान में 3 टेरिनेट्रोनवोल्ट्स (टीईवी) को लक्षित है, एलएचसी अब जो कर सकती है, उसके एक तिहाई से भी कम है।

इसलिए, अगर एक उन्नत, अगली पीढ़ी के कण कोलाइडर को हरा नहीं सकता है तो हम आज क्या कर सकते हैं, क्या बात है?

हिजड़े शिकारी

सीएलआईसी का जवाब अधिक कठिन नहीं, होशियार काम करना है। एलएचसी के मुख्य विज्ञान लक्ष्यों में से एक हिग्स बोसोन को खोजना था, जो लंबे समय से मांगने वाला कण है जो अन्य कणों को प्रत्येक द्रव्यमान को उधार देता है। 1980 और 1990 के दशक में, जब एलएचसी डिजाइन किया जा रहा था, हमें यकीन नहीं था कि हिग्स भी मौजूद थे, और हमें नहीं पता था कि इसके द्रव्यमान और अन्य गुण क्या थे। इसलिए हमें एक सामान्य-उद्देश्य साधन का निर्माण करना था जो कई प्रकार के इंटरैक्शन की जांच कर सके जो सभी संभावित रूप से एक हिग्स प्रकट कर सकते थे।

और हमने किया। हुर्रे!

लेकिन अब जब हम जानते हैं कि हिग्स एक वास्तविक चीज है, तो हम अपने कोलाइडर्स को बातचीत के बहुत संकरे सेट पर ट्यून कर सकते हैं। ऐसा करने के लिए, हम संभव के रूप में कई हिग्स बोसॉन का निर्माण करने का लक्ष्य रखेंगे, रसदार डेटा के ढेर एकत्र करेंगे और इस रहस्यमय, लेकिन मौलिक कण के बारे में अधिक जानेंगे।

और यहाँ शायद सबसे अजीब सा भौतिकी शब्दजाल है जिसकी संभावना आपको इस सप्ताह है: हिग्सस्ट्रैथलंग। हां, आपने वह सही पढ़ा है। कण भौतिकी में एक प्रक्रिया है जिसे ब्रेम्सस्ट्रैलुंग के रूप में जाना जाता है, जो कि एक अनोखे तरह का विकिरण होता है, जो गर्म कणों के एक समूह द्वारा एक छोटे से बॉक्स में टकराकर उत्पन्न होता है। सादृश्य द्वारा, जब आप एक इलेक्ट्रॉन को उच्च ऊर्जाओं की स्थिति में पटक देते हैं, तो वे ऊर्जा और नए कणों की बौछार में एक दूसरे को नष्ट कर देते हैं, उनमें से एक एच बोग्स के साथ जोड़ा गया एक जेड बोसॉन है। इसलिए, हिग्सस्ट्रैथलंग।

380 Gev पर, CLIC एक Higgsstrahlung फैक्ट्री असाधारण होगा।

शीर्ष क्वार्क से परे

नए पेपर में, पोलैंड में वारसॉ विश्वविद्यालय में भौतिक विज्ञानी और सीएलआईसी सहयोग के एक सदस्य, अलेक्जेंडर फिलिप जिरनेकी ने, डिटेक्टरों और कण स्रोतों के परिष्कृत सिमुलेशन के आधार पर सुविधा के डिजाइन की वर्तमान स्थिति के बारे में बताया।

सीएलआईसी के साथ आशा यह है कि एक स्वच्छ, आसान-से-अध्ययन वातावरण में जितना संभव हो उतने ही हिग्स बोसोन का उत्पादन करके, हम कण के बारे में अधिक जान सकते हैं। क्या एक से अधिक हिग्स हैं? क्या वे एक दूसरे से बात करते हैं? उप-परमाणु भौतिकी के मुख्य सिद्धांत, स्टैंडर्ड मॉडल के सभी अन्य कणों के साथ हिग्स कितनी दृढ़ता से बातचीत करते हैं?

एक ही दर्शन शीर्ष क्वार्क पर लागू किया जाएगा, कम से कम अच्छी तरह से समझा और क्वार्क के दुर्लभ। आपने शायद शीर्ष क्वार्क के बारे में ज्यादा नहीं सुना है क्योंकि यह एक प्रकार का कुंवारा है - यह खोजा जाने वाला अंतिम क्वार्क था, और हम केवल इसे शायद ही कभी देखते हैं। यहां तक ​​कि प्रारंभिक चरणों में, CLIC लगभग 1 मिलियन शीर्ष क्वार्क का निर्माण करेगा, जो LHC और अन्य आधुनिक-दिन के कॉलेडर का उपयोग करते समय एक सांख्यिकीय शक्ति प्रदान करता है। वहां से, CLIC के पीछे की टीम यह जांचने की उम्मीद करती है कि शीर्ष क्वार्क कण कैसे बनता है, जो बहुत कम ही होता है। लेकिन उनमें से एक लाख के साथ, आप बस कुछ सीखने में सक्षम हो सकते हैं।

लेकिन वह सब नहीं है। ज़रूर, यह हिग्स और शीर्ष क्वार्क को बाहर करने के लिए एक बात है, लेकिन सीएलआईसी का स्मार्ट डिज़ाइन इसे मानक मॉडल की सीमाओं से आगे बढ़ने में सक्षम बनाता है। अब तक, LHC नए कणों और नए भौतिकी के लिए अपनी खोजों में सूख गया है। जबकि अभी भी हमें आश्चर्यचकित करने के लिए बहुत साल बाकी हैं, जैसे-जैसे समय बीत रहा है, उम्मीद कम होती जा रही है।

अनगिनत हिग्स बोसोन और शीर्ष क्वार्क के अपने कच्चे उत्पादन के माध्यम से, सीएलआईसी नए भौतिकी के संकेत की तलाश कर सकता है। अगर वहाँ कुछ विदेशी कण या बाहर बातचीत है, तो यह इन दो कणों के व्यवहार, क्षय और अंतःक्रियाओं को सूक्ष्म रूप से प्रभावित कर सकता है। CLIC कण को ​​अंधेरे पदार्थ के लिए जिम्मेदार भी बना सकता है, यह रहस्यमय, अनदेखी मामला जो आकाश के पाठ्यक्रम को बदल देता है। सुविधा सीधे डार्क मैटर को देखने में सक्षम नहीं होगी, (बेशक यह अंधेरा है), लेकिन भौतिक विज्ञानी उस समय हाजिर हो सकते हैं जब ऊर्जा या गति टकराव की घटनाओं से गायब हो गई है, एक निश्चित संकेत है कि कुछ कायरता चल रही है।

कौन जानता है कि CLIC क्या खोज सकता है? लेकिन कोई बात नहीं, अगर हमें अपने ब्रह्माण्ड के ज्ञात कणों को समझने और नए लोगों को उजागर करने का एक अच्छा मौका चाहिए, तो हमें एलएचसी से आगे जाना होगा।

पॉल एम। सटर पर एक खगोल भौतिकीविद् है ओहियो स्टेट यूनिवर्सिटी, का मेजबान "एक अंतरिक्ष यात्री से पूछें" तथा "अंतरिक्ष रेडियो, "और लेखक के"ब्रह्मांड में आपका स्थान."