जहां सभी 'स्पार्टिकल्स' हैं जो समझा सकते हैं कि ब्रह्मांड के साथ क्या गलत है?

कण भौतिकी का शासी सिद्धांत सब-एटॉमिक दुनिया के बारे में सब कुछ बताता है ... उन हिस्सों को छोड़कर जो यह नहीं करता है। और दुर्भाग्य से, बहुत सारे चापलूसी वाले विशेषण नहीं हैं जिन्हें तथाकथित मानक मॉडल पर लागू किया जा सकता है। दशकों के दौरान थोड़ा-थोड़ा करके बनाया गया है, मौलिक भौतिकी के इस सिद्धांत को स्ट्रिंग, च्यूइंग गम के टुकड़ों के साथ-साथ सबसे अच्छी तरह से ungainly, hodgepodge और MacGyver-ed के रूप में वर्णित किया गया है।

फिर भी, यह एक अविश्वसनीय रूप से शक्तिशाली मॉडल है जो सटीक रूप से बातचीत और प्रक्रियाओं की एक विशाल विविधता की भविष्यवाणी करता है।

लेकिन इसमें कुछ भयावह कमियाँ हैं: इसमें गुरुत्वाकर्षण शामिल नहीं है; यह विभिन्न कणों के द्रव्यमान की व्याख्या नहीं कर सकता है, जिनमें से कुछ सबसे अच्छा बल है; इसमें कुछ न्यूट्रिनो व्यवहार के लिए स्पष्टीकरण नहीं है; और यह सीधे-सीधे काले पदार्थ के अस्तित्व के लिए एक जवाब नहीं है।

इसलिए, हम कुछ समझ सकते हैं। हमें अपने ब्रह्मांड को बेहतर ढंग से समझने के लिए मानक मॉडल से परे जाने की आवश्यकता है।

दुर्भाग्य से, कई प्रमुख दावेदारों ने इस महान से परे की व्याख्या करने के लिए - जिसे सुपरसिमेट्रिक सिद्धांत कहा जाता है - को हाल के वर्षों में खारिज या गंभीर रूप से सीमित किया गया है। अभी भी एक हेल मैरी अवधारणा है जो मानक मॉडल द्वारा कवर नहीं किए गए ब्रह्मांड के रहस्यमय हिस्सों की व्याख्या कर सकती है, हालांकि: लंबे समय तक रहने वाले सुपरसिमेट्रिक कण, जिन्हें कभी-कभी स्पार्टिकल्स भी कहा जाता है। लेकिन निराशाजनक रूप से, इन ऑडबॉल कणों की एक हालिया खोज खाली हाथ वापस आ गई है।

नहीं-तो-सुपर समरूपता

वर्तमान मानक मॉडल की सीमाओं को धकेलने वाले सिद्धांतों का सबसे लंबा सेट सुपरसिमेट्री के रूप में ज्ञात विचारों के एक वर्ग में एक साथ समूहीकृत किया जाता है। इन मॉडलों में, प्रकृति में कणों के दो प्रमुख शिविर ("बोसॉन", जैसे कि परिचित फोटॉन, और "फ़र्मेंस" - जैसे इलेक्ट्रॉनों, क्वार्क और न्यूट्रिनो) में वास्तव में एक अजीब तरह का संबंध है। हर एक बोसोन का फ़र्मियन की दुनिया में एक साथी है, और इसी तरह, हर फ़र्मियन के पास अपना खुद का कॉल करने के लिए एक बोसॉन दोस्त है।

इन भागीदारों में से कोई भी (या कण भौतिकी के भ्रामक शब्दजाल में अधिक उपयुक्त रूप से - "सुपरपार्टर्स") ज्ञात कणों के सामान्य परिवार में से हैं। इसके बजाय, वे आम तौर पर बहुत अधिक, बहुत भारी, अजनबी और आम तौर पर अजीब दिखते हैं।

ज्ञात कणों और उनके सुपरपॉइंटर्स के बीच द्रव्यमान में यह अंतर समरूपता-तोड़ नामक चीज का परिणाम है। इसका मतलब यह है कि उच्च ऊर्जा पर (कण त्वरक के अंदरूनी हिस्सों की तरह), कणों और उनके साझेदारों के बीच गणितीय संबंध एक समान सीमा पर होते हैं, जो समान द्रव्यमान के लिए अग्रणी होते हैं। कम ऊर्जा पर (जैसे ऊर्जा का स्तर जो आप सामान्य, रोजमर्रा की जिंदगी में अनुभव करते हैं), हालांकि, यह समरूपता टूट गई है, जिससे साथी कण द्रव्यमान आसमान छू रहा है। यह तंत्र महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह संभावित रूप से यह बताने के लिए भी होता है कि, उदाहरण के लिए, गुरुत्वाकर्षण अन्य बलों की तुलना में बहुत कमजोर है। गणित सिर्फ एक छोटा सा जटिल है, लेकिन संक्षिप्त संस्करण यह है: ब्रह्मांड में कुछ टूट गया, जिससे सामान्य कण अपने सुपरपार्टर्स की तुलना में काफी कम हो गए। उसी ब्रेकिंग एक्शन ने गुरुत्वाकर्षण को दंडित किया हो सकता है, अन्य ताकतों के सापेक्ष इसकी ताकत कम हो सकती है। निफ्टी।

आपकी उम्र लंबी हो और आप समृद्ध बने

सुपरसिमेट्री का शिकार करने के लिए, भौतिकविदों के एक झुंड ने बड़े हैड्रॉन कोलाइडर नामक परमाणु तश्तरी में छोड़ी और निर्मित की, जो कि सालों के बाद की गई खोज में आश्चर्यजनक लेकिन निराशाजनक निष्कर्ष पर आया था कि लगभग सभी सुपरमेट्री मॉडल गलत थे।

ओह।

सीधे शब्दों में कहें, तो हमें कोई पार्टनर कण नहीं मिल सकते हैं। शून्य। कुछ भी नहीं। नाडा। दुनिया के सबसे शक्तिशाली कोलाइडर में सुपरसिमेट्री का कोई संकेत नहीं दिखाई दिया है, जहां कणों को एक-दूसरे से टकराने से पहले प्रकाश-गति के पास एक गोल चक्कर के आसपास ज़िप किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप कभी-कभी विदेशी नए कणों का उत्पादन होता है। यह जरूरी नहीं है कि सुपरसेमेट्री गलत है, प्रति से है, लेकिन सभी सरलतम मॉडलों को अब खारिज कर दिया गया है। क्या सुपरसिमेट्री को छोड़ने का समय है? हो सकता है, लेकिन एक हेल मैरी हो सकती है: लंबे समय तक रहने वाले कण।

आमतौर पर, कण भौतिकी की भूमि में, आप जितने बड़े पैमाने पर होते हैं, आप उतने ही अस्थिर होते हैं और जितनी तेजी से आप सरल, हल्के कणों में क्षय करेंगे। यह सिर्फ बातें हैं। चूंकि पार्टनर के कण सभी भारी होने की उम्मीद है (अन्यथा, हमने उन्हें अब तक देखा होगा), हमें उम्मीद थी कि वे जल्दी से अन्य चीजों की बौछार में क्षय कर सकते हैं जिन्हें हम पहचान सकते हैं, और फिर हमने तदनुसार अपने डिटेक्टरों का निर्माण किया होगा।

लेकिन क्या होगा अगर साथी कण लंबे समय तक जीवित थे? क्या होगा अगर, विदेशी भौतिकी के कुछ क्विक के माध्यम से (इसके बारे में सोचने के लिए कुछ घंटे देते हैं, और वे इसे पूरा करने के लिए पर्याप्त quirks के साथ आएंगे), ये कण डिटर्जेंट के क्षय से पहले हमारे डिटेक्टरों की सीमाओं से बचने का प्रबंधन करते हैं कुछ कम अजीब में? इस परिदृश्य में, हमारी खोज पूरी तरह से खाली हो जाएगी, बस इसलिए कि हम बहुत दूर नहीं देख रहे थे। इसके अलावा, हमारे डिटेक्टरों को इन लंबे समय तक रहने वाले कणों के लिए सीधे देखने में सक्षम होने के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया है।

बचाव के लिए एटलस

हाल ही में प्रकाशित एक कागज में 8 फरवरी को प्रीप्रिंट सर्वर arXiv पर बड़े हैड्रॉन कोलाइडर में ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS के लिए कुछ हद तक अजीब) सहयोग के सदस्यों ने एक लंबे समय तक जीवित कणों की जांच की। वर्तमान प्रायोगिक सेटअप के साथ, वे हर संभव लंबे समय तक रहने वाले कण की खोज नहीं कर सकते थे, लेकिन वे प्रोटॉन के 5 से 400 बार के बीच द्रव्यमान वाले तटस्थ कणों की खोज करने में सक्षम थे।

ATLAS टीम ने लंबे समय तक जीवित रहने वाले कणों की खोज डिटेक्टर के केंद्र में नहीं की, बल्कि इसके किनारों पर की, जिसने कणों को कुछ सेंटीमीटर से कुछ मीटर तक कहीं भी यात्रा करने की अनुमति दी। मानव मानकों के संदर्भ में यह बहुत दूर नहीं लग सकता है, लेकिन बड़े पैमाने पर, मूलभूत कणों के लिए, यह ज्ञात ब्रह्मांड का किनारा भी हो सकता है।

बेशक, यह लंबे समय तक रहने वाले कणों की पहली खोज नहीं है, लेकिन लार्ज हैड्रोन कोलाइडर में प्रायोगिक रिकॉर्ड के भार के लगभग पूर्ण भार का उपयोग करते हुए, यह सबसे व्यापक है।

और बड़ा परिणाम: कुछ भी नहीं। शून्य। कुछ भी नहीं। नाडा।

किसी भी लंबे समय तक रहने वाले कणों का एक भी संकेत नहीं।

क्या इसका मतलब यह है कि विचार मर चुका है, भी? बिल्कुल नहीं - ये उपकरण वास्तव में इस प्रकार के जंगली जानवरों के शिकार के लिए नहीं बनाए गए थे, और हमारे पास केवल उसी चीज़ के साथ काम कर रहे हैं जो हमारे पास है। इससे पहले कि हम वास्तव में एक को पकड़ने के लिए विशेष रूप से लंबे समय तक जीवित कणों को फंसाने के लिए तैयार किए गए प्रयोगों की एक और पीढ़ी ले सकते हैं।

या, अधिक निराशाजनक रूप से, वे मौजूद नहीं हैं। और इसका मतलब यह होगा कि ये जीव - अपने सुपरसिमेट्रिक साझेदारों के साथ - वास्तव में सिर्फ बुखार से भरे भौतिकविदों द्वारा देखे गए भूत हैं, और हमें वास्तव में आधुनिक भौतिकी की कुछ उत्कृष्ट समस्याओं को हल करने के लिए एक पूरी नई रूपरेखा की आवश्यकता है।