தனிப்பட்ட புரோட்டான்களுக்குள் – நம்பமுடியாத சிறிய அளவுகளில் விஞ்ஞானிகள் ‘ஸ்பூக்கி’ குவாண்டம் சிக்கலைக் கண்டறிந்துள்ளனர்

எங்கள் கட்டுரைகளின் இணைப்புகள் மூலம் நீங்கள் வாங்கும்போது, ​​எதிர்காலமும் அதன் சிண்டிகேஷன் கூட்டாளிகளும் கமிஷனைப் பெறலாம்.

விஞ்ஞானிகள் உயர் ஆற்றல் துகள் மோதல்களைப் பயன்படுத்தி, அனைத்து அணுக்களின் கருக்களுக்குள் அமர்ந்திருக்கும் துகள்களான புரோட்டான்களின் உள்ளே உற்றுப் பார்க்கின்றனர். புரோட்டான்களின் கட்டுமானத் தொகுதிகளான குவார்க்குகள் மற்றும் குளுவான்கள் குவாண்டம் சிக்கலின் நிகழ்வை அனுபவிக்கின்றன என்பதை இது முதன்முறையாக வெளிப்படுத்தியுள்ளது.

சிக்கல் என்பது குவாண்டம் இயற்பியலின் அம்சமாகும், இது இரண்டு பாதிக்கப்பட்ட துகள்கள் எவ்வளவு பரவலாகப் பிரிக்கப்பட்டிருந்தாலும் – அவை பிரபஞ்சத்தின் எதிரெதிர் பக்கங்களில் இருந்தாலும் உடனடியாக ஒருவருக்கொருவர் “நிலையை” பாதிக்கும் என்று கூறுகிறது. ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டீன் ஒளியின் வேகத்தை விட வேகமாக எதுவும் பயணிக்க முடியாது என்ற கருத்தின் அடிப்படையில் தனது சார்பியல் கோட்பாடுகளை நிறுவினார். வேண்டும் சிக்கலின் உடனடி இயல்பைத் தடுக்கிறது.

இதன் விளைவாக, ஐன்ஸ்டீன் சிக்கலால் மிகவும் சிரமப்பட்டார், அவர் அதை “ஸ்புகாஃப்டே ஃபெர்ன்விர்குங்” அல்லது “தூரத்தில் பயமுறுத்தும் செயல்” என்று பிரபலமாக விவரித்தார். இருப்பினும், சிக்கலைப் பற்றி ஐன்ஸ்டீனின் சந்தேகம் இருந்தபோதிலும், இந்த “பயமுறுத்தும்” நிகழ்வு மீண்டும் மீண்டும் சரிபார்க்கப்பட்டது. அந்தச் சரிபார்ப்புகளில் பல, சிக்கலைக் காட்டக்கூடிய தூரத்தை அதிகரிப்பதைச் சோதிப்பதில் அக்கறை கொண்டுள்ளன. இந்த புதிய சோதனை எதிர் அணுகுமுறையை எடுத்தது, ஒரு மீட்டரில் ஒரு குவாட்ரில்லியன் தூரத்தில் உள்ள சிக்கலை ஆராய்ந்து, அது உண்மையில் தனிப்பட்ட புரோட்டான்களுக்குள் நிகழ்கிறது என்பதைக் கண்டறிந்தது.

ஒரு புரோட்டானுக்குள் குவார்க்குகள் மற்றும் குளுவான்கள் எனப்படும் அடிப்படை துகள்களின் முழு குழுக்களிலும் சிக்கலை வரையறுக்கும் தகவல்களின் பகிர்வு நிகழ்கிறது என்று குழு கண்டறிந்தது.

“நாங்கள் இந்த வேலையைச் செய்வதற்கு முன், சோதனை உயர் ஆற்றல் மோதல் தரவுகளில் ஒரு புரோட்டானின் உள்ளே சிக்குவதை யாரும் பார்க்கவில்லை” என்று குழு உறுப்பினரும் புரூக்ஹேவன் ஆய்வக இயற்பியலாளருமான Zhoudunming Tu ஒரு அறிக்கையில் கூறினார். “பல தசாப்தங்களாக, நாங்கள் ஒரு பாரம்பரிய பார்வையைக் கொண்டுள்ளோம். புரோட்டான் குவார்க்குகள் மற்றும் குளுவான்களின் தொகுப்பாகும், மேலும் குவார்க்குகள் மற்றும் எப்படி உட்பட ஒற்றை-துகள் பண்புகள் என்று அழைக்கப்படுவதைப் புரிந்துகொள்வதில் நாங்கள் கவனம் செலுத்தி வருகிறோம். குளுவான்கள் புரோட்டானுக்குள் விநியோகிக்கப்படுகின்றன.

“இப்போது, ​​குவார்க்குகள் மற்றும் குளுவான்கள் சிக்கியுள்ளன என்பதற்கான ஆதாரத்துடன், இந்த படம் மாறிவிட்டது. எங்களிடம் மிகவும் சிக்கலான, மாறும் அமைப்பு உள்ளது.”

குழுவின் ஆராய்ச்சி, ஆறு வருட வேலையின் உச்சக்கட்டம், புரோட்டான்களின் கட்டமைப்பில் சிக்கலை எவ்வாறு பாதிக்கிறது என்பதைப் பற்றிய விஞ்ஞானிகளின் புரிதலைச் செம்மைப்படுத்துகிறது.

சிக்கலில் குழப்பம் ஏற்படுகிறது

புரோட்டான்களின் உள் கட்டமைப்பை ஆய்வு செய்ய, விஞ்ஞானிகள் பெரிய ஹாட்ரான் மோதல் (LHC) போன்ற வசதிகளில் ஏற்பட்ட உயர் ஆற்றல் துகள் மோதல்களைப் பார்த்தனர். துகள்கள் மிக அதிக வேகத்தில் மோதும் போது, ​​மற்ற துகள்கள் இரண்டு வாகனங்களுக்கு இடையே விபத்து ஏற்பட்டால் சிதைந்து சிதறுவது போல மோதலில் இருந்து விலகி ஓடுகின்றன.

இந்த குழு 2017 இல் உருவாக்கப்பட்ட ஒரு நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தியது, இது எலக்ட்ரான்-புரோட்டான் மோதல்களுக்கு குவாண்டம் தகவல் அறிவியலைப் பயன்படுத்துகிறது, இது துகள்கள் வெளியேறும் பாதைகளில் சிக்கலை எவ்வாறு பாதிக்கிறது என்பதை தீர்மானிக்கிறது. புரோட்டான்களுடன் குவார்க்குகள் மற்றும் குளுவான்கள் சிக்கியிருந்தால், மகள் துகள்களின் ஸ்ப்ரேக்களில் காணப்படும் கோளாறு அல்லது “என்ட்ரோபி” மூலம் வெளிப்படுத்தப்பட வேண்டும் என்று இந்த நுட்பம் கூறுகிறது.

“ஒரு குழந்தையின் குழப்பமான படுக்கையறையை நினைத்துப் பாருங்கள், சலவை மற்றும் பிற விஷயங்கள் எல்லா இடங்களிலும் உள்ளன,” து கூறினார், “அந்த ஒழுங்கற்ற அறையில், என்ட்ரோபி மிகவும் அதிகமாக உள்ளது.”

இதற்கு நேர்மாறானது ஒரு குறைந்த-என்ட்ரோபி சூழ்நிலையாகும், இது நேர்த்தியாக ஒழுங்கமைக்கப்பட்ட மற்றும் வரிசைப்படுத்தப்பட்ட படுக்கையறைக்கு ஒத்ததாகும், அதில் எல்லாவற்றையும் அதன் சரியான இடத்தில் ஒழுங்கமைக்கப்பட்டுள்ளது. ஒரு குழப்பமான அறை நீங்கள் விரும்பினால், சிக்கலைக் குறிக்கிறது.

“குவார்க்குகள் மற்றும் குளுவான்களின் அதிகபட்ச சிக்கலுக்கு, உயர் ஆற்றல் மோதலில் உருவாகும் துகள்களின் என்ட்ரோபியை கணிக்க ஒரு எளிய தொடர்பு உள்ளது” என்று புரூக்ஹேவன் ஆய்வக கோட்பாட்டாளர் டிமிட்ரி கர்சீவ் அறிக்கையில் கூறினார். “சோதனை தரவைப் பயன்படுத்தி இந்த உறவை நாங்கள் சோதித்தோம்.”

மோதலுக்குப் பிறகு “குழப்பமான” துகள்கள் எவ்வாறு உருவாகின்றன என்பதை ஆராய, குழு முதலில் LHC இல் நடத்தப்பட்ட புரோட்டான்-புரோட்டான் மோதல்களால் உருவாக்கப்பட்ட தரவுகளுக்குத் திரும்பியது. பின்னர், “சுத்தமான” தரவைத் தேடி, ஆராய்ச்சியாளர்கள் 1992 முதல் 2007 வரை ஹாட்ரான்-எலக்ட்ரான் ரிங் முடுக்கி (HERA) துகள் மோதலில் மேற்கொள்ளப்பட்ட எலக்ட்ரான்-புரோட்டான் மோதல்களைப் பார்த்தனர்.

இந்தத் தரவு H1 குழு மற்றும் அதன் செய்தித் தொடர்பாளர் மற்றும் Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) ஆராய்ச்சியாளர் ஸ்டீபன் ஷ்மிட் ஆகியோரால் HERA முடிவுகள் மூலம் மூன்று வருட தேடலுக்குப் பிறகு வழங்கப்பட்டது.

HERA தரவை என்ட்ரோபி கணக்கீடுகளுடன் ஒப்பிடுகையில், குழுவின் முடிவுகள் அவற்றின் கணிப்புகளுடன் சரியாகப் பொருந்துகின்றன, புரோட்டான்களுக்குள் உள்ள குவார்க்குகள் மற்றும் குளுவான்கள் அதிகபட்சமாக சிக்கியுள்ளன என்பதற்கான வலுவான ஆதாரங்களை வழங்குகிறது.

“சிக்குதல் இரண்டு துகள்களுக்கு இடையில் மட்டுமல்ல, அனைத்து துகள்களிலும் நிகழ்கிறது” என்று கர்சீவ் கூறினார். “புரோட்டானுக்குள் உள்ள அதிகபட்ச சிக்கல் வலுவான தொடர்புகளின் விளைவாக வெளிப்படுகிறது, அவை அதிக எண்ணிக்கையிலான குவார்க்-ஆன்டிகார்க் ஜோடிகள் மற்றும் குளுவான்களை உருவாக்குகின்றன.”

புரோட்டான்களுக்குள் உள்ள குவார்க்குகள் மற்றும் குளுவான்களின் அதிகபட்ச சிக்கலை வெளிப்படுத்துவது இந்த அடிப்படைத் துகள்களை அணுக்கருக்களின் கட்டுமானத் தொகுதிகளுடன் பிணைத்து வைத்திருப்பதை வெளிப்படுத்த உதவும்.

தொடர்புடைய கதைகள்:

– ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டீன்: சுயசரிதை, கோட்பாடுகள் மற்றும் மேற்கோள்கள்

– குவாண்டம் இயற்பியல் பற்றி நீங்கள் தெரிந்து கொள்ள வேண்டிய 10 மனதைக் கவரும் விஷயங்கள்

– ஹிக்ஸ் போஸான்: ‘கடவுள் துகள்’ விளக்கப்பட்டது

குவார்க்குகள் மற்றும் குளுவான்களுக்கு இடையே உள்ள சிக்கலின் விவரங்களை வெளிக்கொணர்வது, அணுக்கரு இயற்பியலில் ஆழமான சிக்கல்களை ஆராய்ச்சி செய்ய விஞ்ஞானிகளுக்கு உதவும், பெரிய அணுக்கருக்களின் பகுதியாக இருப்பது புரோட்டான்களின் கட்டமைப்பை எவ்வாறு பாதிக்கிறது. எடுத்துக்காட்டாக, பல ஊடாடும் புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களால் சூழப்பட்ட மிகவும் பிஸியான அணு சூழலில் ஒரு புரோட்டானை வைப்பது, தனிப்பட்ட புரோட்டான்களுடன் “குவாண்டம் டிகோஹரன்ஸ்” என்று அழைக்கப்படும் சிக்கலை அழிக்குமா?

“இந்த கேள்விக்கு பதிலளிக்க, நாம் எலக்ட்ரான்களை தனிப்பட்ட புரோட்டான்களுடன் மட்டுமல்ல, கருக்களுடன் மோத வேண்டும்,” து கூறினார். “ஒரு கருவில் உட்பொதிக்கப்பட்ட ஒரு புரோட்டானில் உள்ள சிக்கலைப் பார்க்க அதே கருவிகளைப் பயன்படுத்துவது மிகவும் உதவியாக இருக்கும் – எப்படி என்பதை அறிய. இது அணுசக்தி சூழலால் பாதிக்கப்படுகிறது.

ப்ரூக்ஹேவன் ஆய்வகத்தின் வரவிருக்கும் எலக்ட்ரான்-அயன் மோதல் (EIC) மூலம் மேற்கொள்ளப்படும் முக்கிய விசாரணைகளில் இதுவும் ஒன்றாகும். எனவே, இந்த முடிவுகள் 2030 இல் செயல்படத் தொடங்கும் EICக்கான சாலை வரைபடத்தின் முக்கிய பகுதியாக இருக்கலாம்.

“அணு சூழலில் உள்ள சிக்கலைப் பார்ப்பது, இந்த குவாண்டம் நடத்தை பற்றி நிச்சயமாக நமக்குச் சொல்லும் – அது எவ்வாறு ஒத்திசைவாக இருக்கும் அல்லது சீரற்றதாக மாறுகிறது – மேலும் இது நாம் தீர்க்க முயற்சிக்கும் பாரம்பரிய அணு மற்றும் துகள் இயற்பியல் நிகழ்வுகளுடன் எவ்வாறு இணைகிறது என்பதைப் பற்றி மேலும் அறியவும்,” து. முடிவுக்கு வந்தது.

குழுவின் ஆராய்ச்சி இயற்பியலில் முன்னேற்றம் பற்றிய இதழில் வெளியிடப்பட்டது.