इलेक्ट्रॉन बेहद गोल होते हैं, और कुछ भौतिक विज्ञानी इसके बारे में प्रसन्न नहीं होते हैं।
शोधकर्ताओं ने एक नए अध्ययन में बताया कि एक नए प्रयोग ने इलेक्ट्रॉनों के सबसे विस्तृत दृश्य पर कब्जा कर लिया, जिससे कणों के आसपास के कणों के सबूतों का पता चलता है। अणुओं को प्रकाश में लाकर, वैज्ञानिक यह व्याख्या करने में सक्षम थे कि कैसे अन्य उप-परमाणु कण इलेक्ट्रॉन के आवेश के वितरण को बदल देते हैं।
इलेक्ट्रॉनों के सममित गोलाई ने सुझाव दिया कि अनदेखे कण स्क्वीज़ किए गए तिरछे आकार, या अंडाकार में इलेक्ट्रॉनों को तिरछा करने के लिए पर्याप्त नहीं हैं। ये निष्कर्ष एक बार फिर एक लंबे समय तक चलने वाले भौतिकी सिद्धांत की पुष्टि करते हैं, जिसे मानक मॉडल के रूप में जाना जाता है, जो बताता है कि ब्रह्मांड में कण और बल कैसे व्यवहार करते हैं।
एक ही समय में, यह नई खोज कई वैकल्पिक भौतिकी सिद्धांतों को पलट सकती है जो घटना के बारे में रिक्त स्थान को भरने का प्रयास करती है जो कि मानक मॉडल की व्याख्या नहीं कर सकता है। यह कुछ शायद बहुत असंतुष्ट भौतिकविदों को ड्राइंग बोर्ड में वापस भेजता है, ने कहा कि सह लेखक डेविड डेमिल, जो न्यू हेवन, कनेक्टिकट में येल विश्वविद्यालय में भौतिकी विभाग के एक प्रोफेसर हैं।
"यह निश्चित रूप से किसी को बहुत खुश करने वाला नहीं है," डीमिल ने लाइव साइंस को बताया।
एक अच्छी तरह से परखा हुआ सिद्धांत
क्योंकि उप-परमाणु कण अभी तक प्रत्यक्ष रूप से देखे नहीं जा सकते हैं, वैज्ञानिक अप्रत्यक्ष साक्ष्य के माध्यम से वस्तुओं के बारे में सीखते हैं। डीएमल ने कहा कि नकारात्मक आवेशित इलेक्ट्रॉनों के आसपास निर्वात में क्या होता है - यह देखते हुए कि अभी तक अनदेखी कणों के बादलों के साथ झूलता हुआ है - शोधकर्ताओं ने कण व्यवहार के मॉडल बना सकते हैं।
स्टैण्डर्ड मॉडल पदार्थ के सभी बिल्डिंग ब्लॉक्स के साथ-साथ उन कणों पर कार्य करने वाली शक्तियों के बीच अधिकांश इंटरैक्शन का वर्णन करता है। दशकों से, इस सिद्धांत ने सफलतापूर्वक भविष्यवाणी की है कि मामला कैसे व्यवहार करता है।
हालांकि, मॉडल की व्याख्यात्मक सफलता के कुछ अपवाद हैं। स्टैण्डर्ड मॉडल डार्क मैटर की व्याख्या नहीं करता है, एक रहस्यमय और अदृश्य पदार्थ जो गुरुत्वाकर्षण खींचता है, फिर भी कोई प्रकाश नहीं उत्सर्जित करता है। यूरोपियन ऑर्गेनाइजेशन फॉर न्यूक्लियर रिसर्च (सर्न) के अनुसार, अन्य मूलभूत ताकतों के साथ-साथ यह मामला प्रभावित करने वाले मॉडल के लिए मॉडल का कोई हिसाब नहीं है।
वैकल्पिक भौतिकी सिद्धांत उन उत्तरों की पेशकश करते हैं जहां मानक मॉडल छोटा पड़ता है। स्टैंडर्ड मॉडल भविष्यवाणी करता है कि इलेक्ट्रॉनों के आसपास के कण एक इलेक्ट्रॉन के आकार को प्रभावित करते हैं, लेकिन मौजूदा तकनीक का उपयोग करते हुए इस तरह के एक असीम पैमाने पर बहुत अधिक undetectable होना चाहिए। लेकिन अन्य सिद्धांत संकेत देते हैं कि अभी तक अनदेखे भारी कण हैं। उदाहरण के लिए, सुपरसिमेट्रिक स्टैंडर्ड मॉडल बताता है कि स्टैंडर्ड मॉडल के प्रत्येक कण में एंटीमैटर पार्टनर होता है। नए अध्ययन के लेखकों ने कहा कि उन भारी भारी कणों को इलेक्ट्रॉनों को एक हद तक विकृत कर दिया जाएगा, जो शोधकर्ताओं को देखने में सक्षम होना चाहिए।
प्रकाशमान इलेक्ट्रॉनों
उन भविष्यवाणियों का परीक्षण करने के लिए, नए प्रयोगों ने पिछले प्रयासों की तुलना में इलेक्ट्रॉनों पर 10 गुना अधिक प्रयास किए, जो 2014 में पूरा हुआ; दोनों जांच अनुसंधान परियोजना एडवांस्ड कोल्ड मोलेक्यूल इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रिक डिपोल मोमेंट सर्च (ACME) द्वारा की गई थी।
शोधकर्ताओं ने एक मायावी (और अप्रमाणित) घटना की मांग की, जिसे विद्युत द्विध्रुवीय क्षण कहा जाता है, जिसमें एक इलेक्ट्रॉन का गोलाकार आकार विकृत दिखाई देता है - "एक छोर पर नृत्य किया और दूसरे पर उभाड़ दिया," डीमिल ने समझाया - क्योंकि भारी कण इलेक्ट्रॉन के आवेश को प्रभावित करते हैं।
इन कणों को "मानक मॉडल द्वारा पूर्वानुमानित कणों की तुलना में" बहुत अधिक, परिमाण के कई आदेश "होंगे, इसलिए यह बताने का एक बहुत ही स्पष्ट तरीका है कि क्या मानक मॉडल से परे कुछ नया हो रहा है," डीमिल ने कहा।
नए अध्ययन के लिए, ACME शोधकर्ताओं ने हार्वर्ड यूनिवर्सिटी के एक तहखाने में एक अपेक्षाकृत छोटे कक्ष में, प्रति सेकंड 50 बार प्रति पल्स 1 मिलियन प्रति पल्स की दर से ठंडे थोरियम-ऑक्साइड अणुओं के बीम का निर्देशन किया। वैज्ञानिकों ने अणुओं को पराबैंगनीकिरण के साथ जप किया और अणुओं द्वारा परावर्तित प्रकाश का अध्ययन किया; प्रकाश में झुकना एक इलेक्ट्रिक द्विध्रुवीय क्षण की ओर इशारा करता है।
शोधकर्ताओं ने कहा कि परावर्तित प्रकाश में कोई ट्विस्ट नहीं था, और इस परिणाम में भौतिकी सिद्धांतों पर गहरा छाया पड़ा है, जो इलेक्ट्रॉनों के आसपास भारी कणों की भविष्यवाणी करता है। DeMille ने एक बयान में कहा, वे कण अभी भी मौजूद हो सकते हैं, लेकिन वे मौजूदा सिद्धांतों में वर्णित किए गए तरीकों से बहुत अलग होंगे।
"हमारा परिणाम वैज्ञानिक समुदाय को बताता है कि हमें कुछ वैकल्पिक सिद्धांतों पर गंभीरता से पुनर्विचार करने की आवश्यकता है," डीमिल ने कहा।
अंधेरे की खोज
हालांकि इस प्रयोग ने इलेक्ट्रॉनों के आसपास कण व्यवहार का मूल्यांकन किया, यह डार्क मैटर की खोज के लिए महत्वपूर्ण प्रभाव भी प्रदान करता है, डीमिल ने कहा। उपपरमाण्विक कणों की तरह, डार्क मैटर को सीधे नहीं देखा जा सकता है। लेकिन खगोलविदों को पता है कि यह वहां है, क्योंकि उन्होंने सितारों, ग्रहों और प्रकाश पर इसके गुरुत्वाकर्षण प्रभाव को देखा है।
"बहुत पसंद है, हम दिल में देख रहे हैं, जहां कई सिद्धांत लंबे समय से और बहुत अच्छे कारणों के लिए भविष्यवाणी कर रहे हैं - एक संकेत दिखाई देना चाहिए," डीमिल ने कहा। "और फिर भी, वे कुछ भी नहीं देख रहे हैं, और हम कुछ भी नहीं देख रहे हैं।"
डार्क मैटर और नए सबमैटोमिक पार्टिकल्स, जिनकी भविष्यवाणी स्टैंडर्ड मॉडल द्वारा नहीं की गई थी, उन्हें सीधे तौर पर देखा जा सकता है; फिर भी, सम्मोहक साक्ष्य के बढ़ते शरीर से पता चलता है कि ये घटनाएं मौजूद हैं। लेकिन इससे पहले कि वैज्ञानिक उन्हें खोज सकें, कुछ लंबे समय से उनके विचारों के बारे में जो वे दिखते हैं, शायद उन्हें खत्म करने की आवश्यकता होगी, डीमिले ने कहा।
"नए कणों के बारे में उम्मीदें अधिक से अधिक लग रही हैं जैसे कि वे गलत थे," उन्होंने कहा।
निष्कर्ष आज ऑनलाइन (17 अक्टूबर) जर्नल नेचर में प्रकाशित किए गए थे।
