அணுக்கருக்களுக்குள் விசித்திரமாக செயல்படும் குளுவான்களை கண்டறிந்த CERN

CERN-இன் பெரிய ஹேட்ரான் மோதியில் (LHC) நடத்தப்பட்ட ALICE சோதனை, அணுக்கருக்களுக்குள் குளுவான்கள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன என்பதைப் பற்றி விஞ்ஞானிகளுக்கு மிகக் கூர்மையான புரிதலை அளித்துள்ளது. இது மிகச் சிறிய அளவுகளில் என்ன நடக்கிறது என்பதற்கான இரு போட்டி விளக்கங்களில் எது சரி என்பதைப் பிரிக்க உதவும் புதிய ஆதாரத்தை வழங்குகிறது. பிசிக்கல் ரிவியூ லெட்டர்ஸ் இதழில் வெளியான இந்த ஆய்வுக்கு, கன்சாஸ் பல்கலைக்கழக இயற்பியலாளர் டேனியல் தபியா தகாகி பகுதியளவில் தலைமை தாங்கினார். பிராகில் உள்ள செக் தொழில்நுட்பப் பல்கலைக்கழக விஞ்ஞானிகளுடன் அவர் நெருக்கமாகப் பணியாற்றினார்.

குளுவான்கள் என்பவை வலிமையான விசை மூலம் குவார்க்குகளை ஒன்றாக இணைக்க உதவும் துகள்கள். இக்கூட்டமைப்பின் உறுப்பினரான தபியா தகாகி இதைப் பற்றி தெரிவித்தார். "குவார்க்குகள் பெரும்பாலும் பருப்பொருளின் அடிப்படை கட்டுமானத் தொகுதிகள் என விவரிக்கப்படுகின்றனர்" என்று அவர் கூறினார். "ஆனால் தெரியும் பிரபஞ்சத்தின் கிட்டத்தட்ட அனைத்து நிறையும் உண்மையில் குளுவான்கள் மற்றும் குவார்க்குகளை பிணைக்கும் வலிமையான விசை சுமக்கும் ஆற்றலிலிருந்தே வருகிறது" என்று அவர் விளக்கினார். "இது நமது உடலில் உள்ள அணுக்கள் முதல் நட்சத்திரங்களுக்குள் உள்ள பருப்பொருள் வரை பொருந்தும்" என்றும் அவர் மேலும் தெரிவித்தார்.

இன்கோஹரன்ட் J/psi ஃபோட்டோநியூக்ளியர் உற்பத்தி எனப்படும் ஒரு செயல்முறையின் முதல் பல்பரிமாண அளவீட்டை ஆராய்ச்சியாளர்கள் அறிவிக்கின்றனர். இதற்காக LHC-இன் Run 2 தரவைப் பயன்படுத்தினர், அதில் வேகமாக நகரும் ஈயத் தனிம அணுக்கருக்கள் நேரடியாக மோதாமல் ஒன்றுக்கொன்று அருகில் கடந்து செல்கின்றன. இந்தச் சந்திப்புகளில், அணுக்கருக்களைச் சுற்றியுள்ள தீவிர மின்காந்தப் புலங்கள், அதிக ஆற்றல் கொண்ட ஃபோட்டான்களின் கற்றைகளைப் போலச் செயல்படுகின்றன. இந்த ஃபோட்டான்களில் ஒன்று மற்றொரு அணுக்கருவைத் தாக்கும்போது, J/psi எனப்படும் ஒரு துகளை தற்காலிகமாக உருவாக்கக்கூடும்; இதன் உற்பத்தி, அடிப்படை குளுவான் அமைப்பை ஆராயும் ஒரு உணர்திறன் வாய்ந்த ஆய்வி ஆகும். ஒரு முழு அணுக்கரு முழுவதும் குளுவான் பரவலை சராசரியாக்கும் அளவீடுகளைப் போலல்லாமல், இந்த நுட்பம் புரோட்டானை விடச் சிறிய அளவுகளில் உள்ளூர் குளுவான் அடர்த்தி மாற்றங்களை வெளிப்படுத்தும்.

குழு, 20 முதல் 633 பில்லியன் எலக்ட்ரான் வோல்ட் வரையிலான ஃபோட்டான்-அணுக்கரு ஆற்றல்களில், 0.6, 0.3, 0.2 ஃபெம்டோமீட்டர் தெளிவுத்திறன்களில் இன்கோஹரன்ட் J/psi உற்பத்தியை அளந்தது. மிக நுட்பமான தெளிவுத்திறன் புரோட்டானின் அளவில் கால் பங்கிற்கு மட்டுமே ஒப்பான அமைப்புகளுக்கு ஒப்பானது. "முடிவுகள் ஒரு குறிப்பிடத்தக்க அமைப்பை வெளிப்படுத்தின" என தபியா தகாகி தெரிவித்தார். ஆராயப்பட்ட மிகச் சிறிய இட அளவுகளில், J/psi துகள்களின் உற்பத்தி விகிதம் கணிசமாக அடக்கப்பட்டிருந்தது; இது சுமார் மூன்று தரநிலை விலகல்கள் புள்ளியியல் முக்கியத்துவம் கொண்டது.

இந்த அடக்கம், "நியூக்ளியர் ஷேடோயிங்" (அணுக்கரு நிழலிடல்) எனப்படும் நீண்டகால விளக்கத்திற்கு ஒரு சவாலை முன்வைக்கிறது. அதில் அணுக்கருவுக்குள் உள்ள குளுவான்கள் ஒன்றையொன்று ஓரளவு மறைத்து, சில துகள் உற்பத்தி செயல்முறைகளைக் குறைக்கின்றன. மாறாக, இந்த முடிவுகள் வலிமையான விசையை விவரிக்கும் கோட்பாடான குவாண்டம் குரோமோடைனமிக்ஸ் (QCD) கணித்துள்ள "குளுவான் நிறைவூட்டம்" எனப்படும் வேறொரு நிகழ்வுடன் பொருந்துகின்றன. இதில் குளுவான்கள் மிக அடர்த்தியாகக் குவிந்து, ஒன்றுடன் ஒன்று வலுவாக ஊடாடத் தொடங்கி, ஒரு குறிப்பிட்ட பகுதியில் எத்தனை இருக்க முடியும் என்பதைக் கட்டுப்படுத்துகின்றன.