एक साथ कणों को नष्ट करने से, भौतिकविदों ने ब्रह्मांड में सबसे छोटी बूंद तरल पदार्थ बनाया हो सकता है - गर्म, प्राइमर्ड सूप का एक प्रोटॉन के आकार का मनका।
यह कण सूप क्वार्क-ग्लोन प्लाज्मा है, वह तरल पदार्थ जो बिग बैंग के बाद पहले माइक्रोसेकंड के दौरान ब्रह्मांड को भर देता है। यह खरबों डिग्री पर है, और शायद ही किसी घर्षण के साथ, यह प्रकाश की गति के करीब पहुंचता है।
"यह सबसे चरम तरल पदार्थ है जिसे हम जानते हैं," न्यू जर्सी के रटगर्स विश्वविद्यालय में एक सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी जैकलीन नोरोन्हा-होस्टलर ने कहा।
भौतिकविदों ने इस प्राइमरी सूप को बनाने से पहले कणों को टकराया है, और कुछ प्रयोगों ने सुझाव दिया है कि कुछ टकराव प्रोटॉन के रूप में छोटी बूंद पैदा करते हैं। नेचर फिजिक्स नामक जर्नल में 10 दिसंबर को प्रकाशित एक नए पेपर में, पायनियरिंग हाई एनर्जी न्यूक्लियर इंटरेक्शन एक्सपेरिमेंट (PHENIX) के भौतिकविदों ने बताया कि अभी तक सबसे ठोस सबूत क्या हो सकते हैं कि इस तरह की बूंदें इतनी छोटी हो सकती हैं।
हाल ही के प्रयोगों में डेटा का विश्लेषण करने वाले कोलोराडो बोल्डर विश्वविद्यालय के एक भौतिक विज्ञानी जेमी नागले ने कहा, "यह वास्तव में हमें इस तरह की छोटी बूंदों की बातचीत और स्थितियों की हमारी समझ पर पुनर्विचार करने के लिए मिल रहा है।" परिणाम भौतिकविदों को प्रारंभिक ब्रह्मांड के क्वार्क-ग्लोन प्लाज्मा और तरल पदार्थों की प्रकृति को बेहतर ढंग से समझने में मदद कर सकते हैं।
नोरोन्हा-होस्टलर, जो कि नए प्रयोगों का हिस्सा नहीं थे, "इसका मतलब है कि हमें अपने ज्ञान को एक तरल पदार्थ के रूप में फिर से लिखना होगा।"
प्रयोगों को न्यूयॉर्क के ब्रुकहवेन नेशनल लेबोरेटरी में रिलेटिविस्ट हैवी इयोन कोलाइडर (आरएचआईसी) में किया गया था, जहां भौतिकविदों ने 2005 में परमाणु नाभिक को एक साथ मारकर पहला क्वार्क-ग्लोन प्लाज्मा बनाया था। क्वार्क मौलिक कण है जो प्रोटॉन और न्यूट्रॉन बनाता है, जो बदले में परमाणु नाभिक बनाते हैं। ग्लून्स बल-ले जाने वाले कण हैं जो एक प्रोटॉन या न्यूट्रॉन में मजबूत बल के माध्यम से एक साथ क्वार्कों को पकड़ते हैं, जो प्रकृति की मूलभूत शक्तियों में से एक है।
नोरोन्हा-होस्टलर ने कहा कि भौतिकविदों ने पहले क्वार्क-ग्लोन प्लाज्मा की बूंदों को अपेक्षाकृत बड़ा माना था। एक तरल पदार्थ की तरह बहने वाली बूंद के लिए, सोच चली गई, वस्तु को अपने घटक कणों की तुलना में बहुत बड़ा होना था। पानी की एक विशिष्ट बूंद, उदाहरण के लिए, अपने स्वयं के पानी के अणुओं की तुलना में बहुत बड़ी है। दूसरी ओर, तीन या चार अलग-अलग पानी के अणुओं का एक छोटा समूह, तरल की तरह व्यवहार नहीं करेगा, शोधकर्ताओं ने सोचा।
तो, क्वार्क-ग्लुआन प्लाज्मा की बूंदों को यथासंभव बड़ा बनाने के लिए, आरएचआईसी में भौतिकविदों ने सोने जैसे बड़े परमाणु नाभिक को एक साथ पटक दिया, जो समान आकार की बूंदों का उत्पादन करते हैं - एक प्रोटॉन से लगभग 10 गुना बड़ा। लेकिन भौतिकविदों ने पाया कि जब वे छोटे कणों से टकराते हैं, तो उन्होंने अप्रत्याशित रूप से प्रोटॉन के आकार के द्रव की बूंदों के संकेतों का पता लगाया - उदाहरण के लिए, जेनेवा के पास लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर पर किए गए प्रोटॉन के बीच टकराव में।
यह पता लगाने के लिए कि क्या वास्तव में ये छोटी बूंदें मौजूद हो सकती हैं, भौतिकविदों ने आरएचआईसी के प्रोटॉन पर PHENIX डिटेक्टर चला रहे हैं; ड्यूटेरॉन नाभिक, जिसमें प्रत्येक में एक प्रोटॉन और एक न्यूट्रॉन होते हैं; और सोने के नाभिक में हीलियम -3 नाभिक। यदि इन टकरावों से क्वार्क-ग्लोन प्लाज्मा की द्रव बूंदें बनती हैं, तो वैज्ञानिकों ने तर्क दिया, सोने के नाभिक के हिट होने के आधार पर बूंदों के अलग-अलग आकार होंगे। एक प्रोटॉन हिटिंग एक गोल छोटी बूंद पैदा करेगा; एक deuteron एक अण्डाकार छोटी बूंद का उत्पादन करेगा, और हीलियम -3 एक त्रिकोणीय छोटी बूंद बना देगा।
इस तरह की एक छोटी बूंद केवल 100 बिलियन सेकंड के लिए तीव्र गर्मी से पहले रहती है, जिससे छोटी बूंद इतनी तेजी से फैलती है कि यह अन्य कणों की हड़बड़ाहट में फट जाती है।
इस कण के मलबे को मापने से, शोधकर्ताओं ने मूल छोटी बूंद को फिर से संगठित किया। उन्होंने तीन प्रकार के टकरावों में से प्रत्येक में अण्डाकार और त्रिकोणीय आकृतियों की तलाश की, जिससे कुल छह माप किए गए। प्रयोगों में कई साल लग गए, और अंत में, शोधकर्ताओं ने टेलटेल आकृतियों का पता लगाया, यह सुझाव देते हुए कि टकरावों ने प्रोटॉन के आकार की बूंदों का निर्माण किया।
नागले ने लाइव साइंस को बताया, "छः मापों के एक पूरे सेट के साथ, छोटी बूंद की तस्वीर के अलावा एक अलग स्पष्टीकरण होना मुश्किल है।"
हालांकि परिणाम आश्वस्त कर रहे हैं, नोरोन्हा-होस्टलर ने कहा कि वह अभी पूरी तरह से निश्चित नहीं है। शोधकर्ताओं को अभी भी जेट टकराव से बेहतर माप की जरूरत है। यदि द्रव की छोटी बूंदों का निर्माण होता है, तो सोने के नाभिक और प्रोटॉन, ड्युट्रॉन या हीलुम -3 के बीच के प्रभाव में उच्च गति वाले कणों का उत्पादन होना चाहिए जो जेट बनाते हैं, जो तब नव निर्मित क्वार्क-ग्लोन बूंदों के माध्यम से नष्ट हो जाते थे। जैसा कि जेट तरल पदार्थ के माध्यम से फुसफुसाता है, यह ऊर्जा खो देता है और धीमा हो जाता है, जैसे कि पानी से गुजरने वाली गोली।
लेकिन अभी तक, माप से पता चलता है कि जेट ने उतनी ऊर्जा नहीं खोई जितनी कि भविष्यवाणी की गई थी। नोरोन्हा-होस्टलर ने कहा कि भविष्य के प्रयोगों, जैसे कि PHENIX का उन्नत संस्करण, जिसे 2023 में लॉन्च किया जाना है, भौतिकविदों को यह समझने में मदद करनी चाहिए कि क्या चल रहा है - और यह निर्धारित करें कि क्या इस तरह की छोटी बूंदें मौजूद हैं।
