जाइंट एटम स्मैशर के अंदर, भौतिकविद् इम्पॉसिबल देखें: लाइट इंटरेक्टिंग विथ लाइट

यदि आपको इसका एहसास नहीं है, तो प्रकाश के छोटे फोटॉन छोटे होते हैं। वास्तव में, वे संभव प्रकाश की सबसे छोटी बिट हैं। जब आप एक दीपक को चालू करते हैं, तो उस बल्ब से फोटॉनों की विशाल संख्या वसंत और आपकी आंखों में आ जाती है, जहां वे आपके रेटिना द्वारा अवशोषित होते हैं और एक विद्युत संकेत में बदल जाते हैं ताकि आप देख सकें कि आप क्या कर रहे हैं।

तो, आप कल्पना कर सकते हैं कि किसी एक समय में कितने फोटोन आपको घेरते हैं। न केवल आपके कमरे में रोशनी से, बल्कि फोटॉन भी सूरज से खिड़की के माध्यम से प्रवाहित होते हैं। यहां तक ​​कि आपका खुद का शरीर फोटॉनों को उत्पन्न करता है, लेकिन सभी तरह के अवरक्त ऊर्जा में नीचे आते हैं, इसलिए आपको उन्हें देखने के लिए नाइट विजन चश्मे की आवश्यकता होती है। लेकिन वे अभी भी वहाँ हैं।

और, निश्चित रूप से, सभी रेडियो तरंगों और पराबैंगनी किरणों और अन्य सभी किरणें लगातार आपको और बाकी सब कुछ फोटॉन की अंतहीन धारा के साथ बमबारी करती हैं।

यह हर जगह फोटॉन है।

प्रकाश के इन छोटे पैकेटों को एक दूसरे के साथ बातचीत करने के लिए नहीं माना जाता है, अनिवार्य रूप से कोई "जागरूकता" नहीं होती है जो दूसरों के पास भी होती है। भौतिकी के नियम ऐसे हैं कि एक फोटॉन सिर्फ दूसरे के साथ शून्य अंतःक्रिया से गुजरता है।

यही भौतिकविदों ने सोचा, कम से कम। लेकिन दुनिया के सबसे शक्तिशाली एटम स्मैशर के अंदर एक नए प्रयोग में, शोधकर्ताओं को असंभव की एक झलक मिली: फोटॉन एक दूसरे से टकराते हुए। कैच? ये फोटोन उनके खेल से थोड़ा हटकर थे, जिसका अर्थ है कि वे खुद की तरह काम नहीं कर रहे थे और इसके बजाय अस्थायी रूप से "आभासी" बन गए थे। इन सुपर-रेयर इंटरैक्शन का अध्ययन करके, भौतिक विज्ञानी प्रकाश के कुछ मौलिक गुणों को प्रकट करने की उम्मीद करते हैं और संभवत: नई उच्च-ऊर्जा भौतिकी की खोज भी करते हैं, जैसे कि ग्रैंड एकीकृत सिद्धांत और (शायद) सुपरस्मेट्री।

एक हल्का स्पर्श

आमतौर पर, यह एक अच्छी बात है कि फोटॉन एक-दूसरे के साथ बातचीत नहीं करते हैं या एक-दूसरे के साथ उछलते हैं, क्योंकि यह कुल पागल होगा जिसमें फोटोन कभी भी किसी भी तरह की सीधी रेखा में कहीं भी नहीं जाते हैं। तो, शुक्र है, दो फोटॉन बस एक दूसरे से फिसल जाएंगे जैसे कि दूसरे भी मौजूद नहीं थे।

यानी ज्यादातर समय।

उच्च-ऊर्जा प्रयोगों में, हम (बहुत कोहनी तेल के साथ) एक दूसरे पर वार करने के लिए दो फोटॉन प्राप्त कर सकते हैं, हालांकि ऐसा बहुत कम होता है। भौतिकविदों को इस तरह की प्रक्रिया में दिलचस्पी है क्योंकि यह प्रकाश की प्रकृति के कुछ बहुत ही गहरे गुणों को प्रकट करता है और कुछ अप्रत्याशित भौतिकी को उजागर करने में मदद कर सकता है।

फोटोन शायद ही कभी एक दूसरे के साथ बातचीत करते हैं क्योंकि वे केवल उन कणों से जुड़ते हैं जिनके पास विद्युत शुल्क हैं। यह ब्रह्मांड के उन नियमों में से एक है जिन्हें हमें जीना है। लेकिन अगर यह ब्रह्मांड का नियम है, तो हम कभी भी दो फोटॉन कैसे प्राप्त कर सकते हैं, जिनके पास एक दूसरे से जुड़ने के लिए कोई शुल्क नहीं है?

जब एक फोटॉन नहीं है

उत्तर आधुनिक भौतिकी के सबसे असंवेदनशील और अभी तक स्वादिष्ट पहलुओं में से एक है, और यह क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स के फंकी नाम से जाता है।

उप-परमाणु दुनिया की इस तस्वीर में, फोटॉन जरूरी एक फोटॉन नहीं है। खैर, कम से कम, यह हमेशा एक फोटॉन नहीं है। इलेक्ट्रॉनों और फोटॉनों और अन्य सभी -ons जैसे कण लगातार आगे पीछे पलटा करते हैं, पहचान बदलते हुए। यह पहली बार में भ्रामक लगता है: प्रकाश की किरण, प्रकाश की किरण के अलावा कुछ और कैसे हो सकती है?

इस निराले व्यवहार को समझने के लिए, हमें अपनी चेतना का थोड़ा विस्तार (एक अभिव्यक्ति उधार लेने के लिए) करने की आवश्यकता है।

फोटॉनों के मामले में, जैसा कि वे यात्रा करते हैं, हर बार एक समय में (और ध्यान रखें कि यह अत्यंत, अत्यंत दुर्लभ है), कोई भी अपना मन बदल सकता है। और सिर्फ एक फोटॉन होने के बजाय, यह कणों की एक जोड़ी बन सकता है, एक नकारात्मक चार्ज इलेक्ट्रॉन और एक सकारात्मक रूप से चार्ज पॉज़िट्रॉन (इलेक्ट्रॉन का एंटीमैटर पार्टनर), जो एक साथ यात्रा करते हैं।

पलक और आप इसे याद करेंगे, क्योंकि पॉज़िट्रॉन और इलेक्ट्रॉन एक दूसरे को पाएंगे, और, जैसा कि मामला और एंटीमैटर मिलने पर होता है, वे विनाश करते हैं, पूफ। विषम जोड़ी एक फोटॉन में वापस आ जाएगी।

विभिन्न कारणों से, जो अभी बहुत जटिल हैं, जब ऐसा होता है, तो इन जोड़ों को आभासी कण कहा जाता है। यह कहने के लिए पर्याप्त है कि लगभग सभी मामलों में आपको आभासी कणों (इस मामले में, पॉज़िट्रॉन और इलेक्ट्रॉन) के साथ बातचीत करने के लिए कभी नहीं मिलता है, और आपको केवल फोटॉन से बात करने के लिए कभी भी मिलता है।

लेकिन हर मामले में नहीं।

अंधेरे में एक रोशनी

फ्रांसीसी-स्विस सीमा के नीचे बड़े हैड्रॉन कोलाइडर में एटीएलएएस सहयोग द्वारा चलाए गए प्रयोगों की एक श्रृंखला में और हाल ही में ऑनलाइन प्रिंप्रिंट जर्नल आरएक्सएवी को प्रस्तुत किया गया, टीम ने प्रकाश की गति के बारे में एक-दूसरे में लीड न्यूक्लियर को स्लैम करने में बहुत अधिक समय खर्च किया। । हालांकि, उन्होंने वास्तव में लीड कणों को एक-दूसरे को हिट नहीं होने दिया; इसके बजाय, बिट्स बहुत, बहुत, बहुत, बहुत करीब आ गए।

इस तरह, एक टकराव की विशाल गड़बड़ी से निपटने के बजाय, बहुत सारे अतिरिक्त कणों, बलों और ऊर्जाओं सहित, प्रमुख परमाणुओं ने केवल विद्युत चुम्बकीय बल के माध्यम से बातचीत की। दूसरे शब्दों में, उन्होंने सिर्फ बहुत सारे फोटॉनों का आदान-प्रदान किया।

और हर बार एक समय में - बेहद, अविश्वसनीय रूप से शायद ही कभी - उन फोटोन में से एक संक्षेप में एक पॉज़िट्रॉन और एक इलेक्ट्रॉन से बना एक जोड़ी में बदल जाएगा; फिर, एक और फोटॉन उन पॉज़िट्रॉन या इलेक्ट्रॉनों में से एक को देखेगा और उससे बात करेगा। एक इंटरैक्शन होता।

अब, इस बातचीत में, फोटॉन केवल इलेक्ट्रॉन या पॉज़िट्रॉन में धक्कों की छंटाई करता है और बिना किसी नुकसान के अपने मीरा रास्ते पर चला जाता है। आखिरकार, वह पॉज़िट्रॉन या इलेक्ट्रॉन अपने दोस्त को ढूंढता है और एक फोटॉन होने के लिए वापस लौटता है, इसलिए दो फोटॉन एक दूसरे से टकराने के परिणामस्वरूप केवल दो फोटॉन एक दूसरे से उछल रहे हैं। लेकिन वे एक-दूसरे से बात करने में सक्षम थे, उल्लेखनीय है।

कितना उल्लेखनीय? खैर, अरबों-खरबों के टकराव के बाद, टीम ने कुल 59 संभावित चौराहों का पता लगाया। सिर्फ 59।

लेकिन उन 59 इंटरैक्शन से हमें ब्रह्मांड के बारे में क्या पता चलता है? एक के लिए, वे इस तस्वीर को मान्य करते हैं कि एक फोटॉन हमेशा एक फोटॉन नहीं होता है।

और इन कणों की बहुत मात्रा प्रकृति में खुदाई करके, हम कुछ नए भौतिकी सीख सकते हैं। उदाहरण के लिए, कुछ फैंसी मॉडल में जो ज्ञात कण भौतिकी की सीमाओं को धक्का देते हैं, ये फोटॉन इंटरैक्शन थोड़ी अलग दरों पर होते हैं, संभवतः हमें इन मॉडलों की खोज और परीक्षण का एक तरीका दे रहे हैं। अभी, हमारे पास इनमें से किसी भी मॉडल के बीच अंतर बताने के लिए पर्याप्त डेटा नहीं है। लेकिन अब जब तकनीक स्थापित हो गई है, तो हम बस कुछ हद तक आगे बढ़ सकते हैं।

और आप यहाँ बहुत स्पष्ट समापन वाक्य का बहाना करने जा रहे हैं, लेकिन उम्मीद है कि जल्द ही, हम स्थिति पर कुछ प्रकाश डाल सकते हैं।

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."