भौतिक विज्ञानी राक्षसी हिग्स कण के लिए खोज करते हैं। यह ब्रह्मांड के भाग्य को सील कर सकता है।

हम सभी हिग्स बोसोन को जानते हैं और उससे प्यार करते हैं - जिसे भौतिकविदों के तीर्थस्थल को गलती से "गॉड पार्टिकल" के रूप में मीडिया में टैग किया गया है - जो कि 2012 में लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर (एलएचएचसी) में पहली बार देखा गया एक उप-परमाणु कण है। यह कण एक टुकड़ा है एक ऐसे क्षेत्र में, जो सभी अंतरिक्ष-समय की अनुमति देता है; यह इलेक्ट्रॉनों और क्वार्क जैसे कई कणों के साथ बातचीत करता है, उन कणों को द्रव्यमान के साथ प्रदान करता है, जो बहुत अच्छा है।

लेकिन हिग्स जो हमने देखा वह आश्चर्यजनक रूप से हल्का था। हमारे सबसे अच्छे अनुमानों के अनुसार, यह बहुत भारी होना चाहिए था। यह एक दिलचस्प सवाल खोलता है: निश्चित रूप से, हमने एक हिग्स बोसोन देखा था, लेकिन क्या वह एकमात्र हिग्स बोसोन था? क्या वहाँ और अधिक तैर रहे हैं वहाँ अपनी चीजें कर रहे हैं?

यद्यपि हमारे पास कोई भारी सबूत नहीं है, फिर भी, दुनिया के सबसे बड़े परमाणु स्मैशर, एलएचसी पर आधारित शोधकर्ताओं की एक टीम, इस सवाल पर खुदाई कर रही है, जैसा कि हम बोलते हैं। और यह भी कहा जाता है कि प्रोटॉन को रिंग के आकार के कोलाइडर के अंदर एक साथ तोड़ा जाता है, भारी हिग्स और यहां तक ​​कि हिग्स के विभिन्न प्रकारों से बने हिग्स कण छिपने से बाहर आ सकते हैं।

यदि भारी हिग्स वास्तव में मौजूद है, तो हमें न्यूफ़ाउंड अहसास के साथ कण भौतिकी के मानक मॉडल की हमारी समझ को फिर से कॉन्फ़िगर करने की आवश्यकता है जो कि हिग्स से बहुत अधिक है आंख से मिलती है। और उन जटिल अंतःक्रियाओं के भीतर, ब्रह्मांड के परम भाग्य के लिए भूतिया न्यूट्रिनो कण के द्रव्यमान से सब कुछ का सुराग हो सकता है।

सभी के बारे में बोसॉन

हिग्स बोसोन के बिना, बहुत अधिक पूरे मानक मॉडल नीचे दुर्घटनाग्रस्त हो जाता है। लेकिन हिग्स बोसोन के बारे में बात करने के लिए, हमें पहले यह समझने की आवश्यकता है कि मानक मॉडल ब्रह्मांड को कैसे देखता है।

मानक मॉडल का उपयोग करके उप-परमाणु दुनिया की हमारी सबसे अच्छी अवधारणा में, जो हम कणों के रूप में सोचते हैं, वास्तव में बहुत महत्वपूर्ण नहीं हैं। इसके बजाय, वहाँ क्षेत्र हैं। ये क्षेत्र सभी अंतरिक्ष और समय को भिगोते हैं। प्रत्येक प्रकार के कण के लिए एक क्षेत्र है। तो, इलेक्ट्रॉनों के लिए एक क्षेत्र है, फोटॉनों के लिए एक क्षेत्र है, और इसी तरह और इतने पर। जैसा कि आप कण के रूप में सोचते हैं कि वास्तव में उनके विशेष क्षेत्रों में स्थानीय छोटे कंपन हैं। और जब कण आपस में टकराते हैं (द्वारा, कहते हैं, एक दूसरे से उछलते हुए), तो यह वास्तव में उन क्षेत्रों में कंपन है जो बहुत जटिल नृत्य कर रहे हैं।

हिग्स बोसोन में एक विशेष प्रकार का क्षेत्र होता है। अन्य क्षेत्रों की तरह, यह सभी स्थान और समय की अनुमति देता है, और यह हर किसी के खेतों के साथ बात करने और खेलने के लिए भी जाता है।

लेकिन हिग्स फील्ड में दो बहुत महत्वपूर्ण कार्य हैं जिन्हें किसी अन्य क्षेत्र द्वारा हासिल नहीं किया जा सकता है।

इसका पहला काम कमजोर परमाणु बल के वाहक डब्ल्यू और जेड बॉसन (अपने संबंधित क्षेत्रों के माध्यम से) से बात करना है। इन अन्य बोसोनों से बात करके, हिग्स उन्हें द्रव्यमान देने और यह सुनिश्चित करने में सक्षम होते हैं कि वे फोटोन से अलग रहें, विद्युत चुम्बकीय बल के वाहक। हिग्स बोसोन के हस्तक्षेप के बिना, इन सभी वाहकों को एक साथ विलय कर दिया जाएगा और उन दो बलों को एक साथ विलय कर दिया जाएगा।

हिग्स बोसोन का दूसरा काम इलेक्ट्रॉनों की तरह अन्य कणों से बात करना है; इन वार्तालापों के माध्यम से, यह उन्हें द्रव्यमान भी देता है। यह सब अच्छी तरह से काम करता है, क्योंकि हमारे पास इन कणों के द्रव्यमान को समझाने का कोई अन्य तरीका नहीं है।

हल्का और भारी

यह सब 1960 के दशक में जटिल लेकिन आश्वस्त रूप से सुरुचिपूर्ण गणित की एक श्रृंखला के माध्यम से किया गया था, लेकिन सिद्धांत के लिए सिर्फ एक छोटी सी अड़चन है: हिग्स बोसोन के सटीक द्रव्यमान की भविष्यवाणी करने का कोई वास्तविक तरीका नहीं है। दूसरे शब्दों में, जब आप कण कोलाइडर में कण (जो बहुत बड़े क्षेत्र का छोटा स्थानीय कंपन होता है) की तलाश में जाते हैं, तो आपको यह नहीं पता होता है कि आप इसे कहां और कहां खोजने जा रहे हैं।

2012 में, एलएचसी के वैज्ञानिकों ने हिग्स बोसोन की खोज करने की घोषणा की, जिसमें हिग्स के क्षेत्र का प्रतिनिधित्व करने वाले कुछ कण पाए गए थे जब प्रकाश की गति के निकट प्रोटॉन को एक दूसरे में तोड़ दिया गया था। इन कणों का द्रव्यमान 125 gigaelectronvolts (GeV), या 125 प्रोटॉन के समतुल्य के बारे में था - इसलिए यह एक प्रकार का भारी है लेकिन अविश्वसनीय रूप से विशाल नहीं है।

पहली नज़र में, यह सब ठीक लगता है। भौतिकविदों को वास्तव में हिग्स बोसोन के द्रव्यमान के लिए दृढ़ भविष्यवाणी नहीं थी, इसलिए यह जो कुछ भी बनना चाहता था; हम LHC की ऊर्जा सीमा के भीतर द्रव्यमान का पता लगाने के लिए हुआ। चुलबुली को तोड़ो, और चलो जश्न शुरू करते हैं।

सिवाय इसके कि कुछ हिचकिचाने वाले, हिग्स बोसोन के द्रव्यमान के बारे में तरह-तरह की आधी-अधूरी भविष्यवाणियां हैं, जिस तरह से यह एक और कण, शीर्ष क्वार्क के साथ बातचीत करता है। उन गणनाओं की संख्या 125 गीगावॉट से अधिक है। यह सिर्फ यह हो सकता है कि वे भविष्यवाणियां गलत हैं, लेकिन फिर हमें गणित में वापस आना होगा और यह पता लगाना होगा कि चीजें कहां जा रही हैं। या व्यापक भविष्यवाणियों और LHC के अंदर जो पाया गया था उसकी वास्तविकता के बीच बेमेल का मतलब यह हो सकता है कि हिग्स बोसॉन कहानी के लिए अधिक है।

विशाल हिग्स

वहाँ बहुत अच्छी तरह से हिग्स बोसॉन की एक पूरी बहुतायत हो सकती है जो कि कण की पीढ़ी की हमारी वर्तमान पीढ़ी के साथ देखना हमारे लिए बहुत भारी है। (द्रव्यमान-ऊर्जा की बात आइंस्टीन के प्रसिद्ध E = mc ^ 2 समीकरण पर वापस जाती है, जो दर्शाता है कि ऊर्जा द्रव्यमान है और द्रव्यमान ऊर्जा है। एक कण का द्रव्यमान जितना अधिक होता है, उतनी ही अधिक ऊर्जा होती है और उस विषमता को बनाने के लिए जितनी अधिक ऊर्जा होती है। चीज़।)

वास्तव में, मानक मॉडल से परे भौतिकी के हमारे ज्ञान को धक्का देने वाले कुछ सट्टा सिद्धांत इन भारी हिग्स बोसॉन के अस्तित्व की भविष्यवाणी करते हैं। इन अतिरिक्त हिग्स पात्रों की सटीक प्रकृति सिद्धांत पर निर्भर करती है, बेशक, एक या दो अतिरिक्त-भारी हिग्स फ़ील्ड से कहीं भी एक साथ कई अलग-अलग प्रकार के हिग्स बोसोन से बने समग्र संरचनाएं होती हैं।

सिद्धांतकार इन सिद्धांतों का परीक्षण करने के लिए किसी भी संभावित तरीके को खोजने की कोशिश कर रहे हैं, क्योंकि उनमें से ज्यादातर वर्तमान प्रयोगों के लिए दुर्गम हैं। हाल ही में हाई एनर्जी फिजिक्स के जर्नल को प्रस्तुत किए गए एक पेपर में, और प्रीप्रिंट जर्नल अर्क्सिव में ऑनलाइन प्रकाशित किया गया था, भौतिकविदों की एक टीम ने अधिक हिग्स बोसॉन के अस्तित्व की खोज करने के लिए एक प्रस्ताव को उन्नत किया है, जो अजीबोगरीब तरीके से कणों के आधार पर क्षय हो सकता है। लाइटर, अधिक आसानी से पहचाने जाने वाले कण, जैसे कि इलेक्ट्रॉन, न्यूट्रिनो और फोटॉन। हालाँकि, ये डिसेज़ बेहद दुर्लभ हैं, ताकि जब हम सिद्धांत रूप में उन्हें एलएचसी के साथ मिल सकें, तो पर्याप्त डेटा एकत्र करने में कई और साल लग जाएंगे।

जब भारी हिग्स की बात आती है, तो हमें धैर्य रखना होगा।