परमाणु नाभिक के भीतर अजीब व्यवहार करते ग्लूऑन को पकड़ा CERN ने

CERN के लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर (LHC) में हुए ALICE प्रयोग ने वैज्ञानिकों को यह समझने में कहीं अधिक स्पष्टता दी है कि परमाणु नाभिक के भीतर ग्लूऑन कैसे व्यवहार करते हैं। यह बेहद छोटे पैमानों पर क्या होता है, इसकी दो प्रतिस्पर्धी व्याख्याओं में फर्क करने में मदद करने वाला नया प्रमाण देता है। फिजिकल रिव्यू लेटर्स में प्रकाशित इस अध्ययन का नेतृत्व आंशिक रूप से कैनसस विश्वविद्यालय के भौतिक विज्ञानी डैनियल तापिया ताकाकी ने किया। उन्होंने प्राग की चेक टेक्निकल यूनिवर्सिटी के वैज्ञानिकों के साथ मिलकर काम किया।

ग्लूऑन वे कण हैं जो प्रबल बल (स्ट्रॉन्ग फोर्स) के जरिए क्वार्कों को आपस में बांधने में मदद करते हैं। तापिया ताकाकी ने कहा, "क्वार्कों को अक्सर पदार्थ का मूल निर्माण खंड बताया जाता है।" उन्होंने आगे बताया: "ब्रह्मांड का द्रव्यमान असल में प्रबल बल की ऊर्जा से आता है, हमारे शरीर से लेकर तारों तक।"

शोधकर्ता "इनकोहेरेंट J/psi फोटोन्यूक्लियर उत्पादन" नामक एक प्रक्रिया का पहला बहु-आयामी माप बताते हैं। इसके लिए उन्होंने LHC के Run 2 के डेटा का इस्तेमाल किया, जिसमें तेजी से चलते सीसे के नाभिक बिना सीधे टकराए एक-दूसरे के करीब से गुजरते हैं। इन मुठभेड़ों में, नाभिकों के आसपास के तीव्र विद्युत-चुंबकीय क्षेत्र उच्च-ऊर्जा फोटॉन की किरणों जैसा व्यवहार करते हैं। जब इनमें से कोई फोटॉन किसी अन्य नाभिक से टकराता है, तो वह क्षणिक रूप से J/psi नामक एक कण बना सकता है, जिसका उत्पादन नाभिक के भीतर की ग्लूऑन संरचना की जांच के लिए एक संवेदनशील साधन है। पूरे नाभिक में ग्लूऑन वितरण का औसत निकालने वाले मापों के विपरीत, यह तकनीक प्रोटॉन से भी छोटे पैमानों पर स्थानीय ग्लूऑन घनत्व में बदलाव को उजागर कर सकती है।

टीम ने 20 से 633 अरब इलेक्ट्रॉन-वोल्ट तक की फोटॉन-नाभिक ऊर्जाओं पर, 0.6, 0.3 और 0.2 फेम्टोमीटर के स्थानिक विभेदन पर इनकोहेरेंट J/psi उत्पादन मापा। सबसे बारीक विभेदन प्रोटॉन के आकार के लगभग एक-चौथाई हिस्से जितनी संरचनाओं से मेल खाता है। तापिया ताकाकी ने कहा, "नतीजों ने एक उल्लेखनीय पैटर्न दिखाया।" सबसे छोटे स्थानिक पैमानों पर, J/psi कणों की उत्पादन दर लगभग तीन मानक विचलन के सांख्यिकीय महत्व के साथ काफी हद तक दबी हुई थी।

यह दमन "न्यूक्लियर शैडोइंग" नामक एक पुरानी व्याख्या को चुनौती देता है, जिसमें नाभिक के भीतर ग्लूऑन एक-दूसरे को आंशिक रूप से ढक लेते हैं, जिससे कुछ कण-उत्पादन प्रक्रियाएं कम हो जाती हैं। इसके बजाय, ये नतीजे प्रबल बल का वर्णन करने वाले सिद्धांत क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स (QCD) द्वारा भविष्यवाणी की गई "ग्लूऑन सैचुरेशन" नामक एक अलग परिघटना से मेल खाते हैं। इसमें ग्लूऑन इतने घने हो जाते हैं कि वे आपस में तीव्रता से परस्पर क्रिया करने लगते हैं, जिससे किसी क्षेत्र में उनकी संख्या सीमित हो जाती है।