காம்பாக்ட் மியூன் சோலனாய்டு டிடெக்டர் CERN இல் பிராங்கோ-சுவிஸ் எல்லையில் 100 மீட்டர் நிலத்தடியில் அமைந்துள்ளது மற்றும் பெரிய ஹாட்ரான் மோதலில் இருந்து தரவுகளை சேகரிக்கிறது. டிடெக்டர் 2010 ஆம் ஆண்டு முதல் செயல்பாட்டில் உள்ளது மற்றும் இயற்கையின் அடிப்படை விதிகளை ஆய்வு செய்ய வரலாற்றில் மிகப்பெரிய சர்வதேச அறிவியல் ஒத்துழைப்புகளால் பயன்படுத்தப்படுகிறது. கடன்: Brice, Maximilien: CERN
2022 இல் ஃபெர்மிலாப் (சிடிஎஃப்) சோதனையின் கோலிடர் டிடெக்டரின் எதிர்பாராத அளவீட்டிற்குப் பிறகு, லார்ஜ் ஹாட்ரான் மோதலில் (எல்எச்சி) காம்பாக்ட் மியூன் சோலனாய்டு பரிசோதனையில் (சிஎம்எஸ்) இயற்பியலாளர்கள் இன்று இயற்கையின் சக்திகளில் ஒன்றான டபிள்யூ போசானின் புதிய நிறை அளவீட்டை அறிவித்தனர். – சுமந்து செல்லும் துகள்கள்.
இந்த புதிய அளவீடு, CMS பரிசோதனைக்கான முதல் முறையாகும், இது ஒரு புதிய நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துகிறது, இது இன்றுவரை W போசானின் வெகுஜனத்தின் மிக விரிவான விசாரணையாக அமைகிறது. ஏறக்குறைய ஒரு தசாப்த கால பகுப்பாய்விற்குப் பிறகு, W போசானின் நிறை கணிப்புகளுடன் ஒத்துப்போகிறது என்பதை CMS கண்டறிந்துள்ளது, இறுதியாக பல ஆண்டுகால மர்மத்தை நிறுத்தியது.
இறுதிப் பகுப்பாய்வில் LHCயின் 2016 ஓட்டத்திலிருந்து சேகரிக்கப்பட்ட 300 மில்லியன் நிகழ்வுகள் மற்றும் 4 பில்லியன் உருவகப்படுத்தப்பட்ட நிகழ்வுகள் பயன்படுத்தப்பட்டன. இந்தத் தரவுத்தொகுப்பில் இருந்து, குழு 100 மில்லியனுக்கும் அதிகமான W போசான்களிலிருந்து வெகுஜனத்தை புனரமைத்து அளந்தது.
W போசானின் நிறை 80,360.2 ± 9.9 மெகா எலக்ட்ரான் வோல்ட் (MeV) என்று அவர்கள் கண்டறிந்தனர், இது ஸ்டாண்டர்ட் மாடலின் கணிப்புகளான 80,357 ± 6 MeV உடன் ஒத்துப்போகிறது. அவர்கள் கோட்பாட்டு அனுமானங்களை குறுக்கு சோதனை செய்யும் ஒரு தனி பகுப்பாய்வையும் நடத்தினர்.
“புதிய CMS முடிவு அதன் துல்லியம் மற்றும் நிச்சயமற்ற தன்மையை நாங்கள் தீர்மானித்த விதம் தனித்துவமானது” என்று அமெரிக்க எரிசக்தி துறையின் ஃபெர்மி தேசிய ஆராய்ச்சி ஆய்வகத்தின் புகழ்பெற்ற விஞ்ஞானியும் முன்னாள் CMS செய்தித் தொடர்பாளருமான Patty McBride கூறினார்.
“சிடிஎஃப் மற்றும் டபிள்யூ போஸான் வெகுஜன கேள்வியில் பணியாற்றிய பிற சோதனைகளிலிருந்து நாங்கள் நிறைய கற்றுக்கொண்டோம். நாங்கள் அவர்களின் தோள்களில் நிற்கிறோம், மேலும் இந்த ஆய்வை நாம் ஒரு பெரிய படியை முன்னோக்கி எடுத்துச் செல்ல இதுவும் ஒரு காரணம். “
W போசான் 1983 இல் கண்டுபிடிக்கப்பட்டதிலிருந்து, இயற்பியலாளர்கள் 10 வெவ்வேறு சோதனைகளில் அதன் நிறை அளந்துள்ளனர்.
W போஸான் என்பது ஸ்டாண்டர்ட் மாடலின் அடிப்படைக் கற்களில் ஒன்றாகும், இது இயற்கையை அதன் அடிப்படை மட்டத்தில் விவரிக்கும் கோட்பாட்டு கட்டமைப்பாகும். W போசானின் வெகுஜனத்தைப் பற்றிய துல்லியமான புரிதல், கதிரியக்கச் சிதைவுக்குக் காரணமான ஹிக்ஸ் புலத்தின் வலிமை மற்றும் மின்காந்தத்தை பலவீனமான சக்தியுடன் இணைத்தல் உள்ளிட்ட துகள்கள் மற்றும் விசைகளின் இடைவெளியை வரைபடமாக்க விஞ்ஞானிகளை அனுமதிக்கிறது.
“முழு பிரபஞ்சமும் ஒரு நுட்பமான சமநிலைப்படுத்தும் செயல்” என்று CMS பரிசோதனையின் துணை செய்தித் தொடர்பாளரும் ஃபெர்மிலாபின் மூத்த விஞ்ஞானியுமான அனாதி கனேபா கூறினார். “W நிறை நாம் எதிர்பார்ப்பதில் இருந்து வேறுபட்டால், புதிய துகள்கள் அல்லது சக்திகள் விளையாடலாம்.”
மற்ற சோதனைகள் மற்றும் நிலையான மாதிரி கணிப்பு ஆகியவற்றுடன் W போசானின் நிறை ஒப்பீட்டு அளவீடுகள். புள்ளி என்பது அளவிடப்பட்ட மதிப்பு மற்றும் கோட்டின் நீளம் துல்லியத்துடன் ஒத்துள்ளது; குறுகிய கோடு, மிகவும் துல்லியமான அளவீடு. கிரெடிட்: CMS ஒத்துழைப்பால் உருவாக்கப்பட்ட உருவத்தின் அடிப்படையில். சமந்தா கோச், ஃபெர்மிலாப் உருவாக்கியது
புதிய CMS அளவீடு 0.01% துல்லியத்தைக் கொண்டுள்ளது. இந்த அளவு துல்லியமானது 4 அங்குல நீளமுள்ள பென்சிலை 3.9996 மற்றும் 4.0004 அங்குலங்களுக்கு இடையே அளவிடுவதற்கு ஒத்திருக்கிறது. ஆனால் பென்சில்களைப் போலல்லாமல், W போஸான் என்பது உடல் அளவு இல்லாத ஒரு அடிப்படைத் துகள் மற்றும் வெள்ளியின் ஒரு அணுவை விட குறைவான நிறை.
“இந்த அளவீடு செய்வது மிகவும் கடினம்,” கனேபா மேலும் கூறினார். “மதிப்பைக் குறுக்கு சரிபார்க்க பல சோதனைகளிலிருந்து பல அளவீடுகள் தேவை.”
CMS பரிசோதனையானது, அதன் கச்சிதமான வடிவமைப்பு, மியூயான்கள் எனப்படும் அடிப்படைத் துகள்களுக்கான பிரத்யேக சென்சார்கள் மற்றும் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் பாதைகளை டிடெக்டரின் வழியாகச் செல்லும் போது வளைக்கும் மிகவும் வலுவான சோலனாய்டு காந்தம் ஆகியவற்றின் காரணமாக இந்த அளவீட்டைச் செய்த மற்ற சோதனைகளிலிருந்து தனித்துவமானது.
“CMS இன் வடிவமைப்பு துல்லியமான வெகுஜன அளவீடுகளுக்கு மிகவும் பொருத்தமானது,” என்று McBride கூறினார். “இது ஒரு அடுத்த தலைமுறை பரிசோதனை.”
பெரும்பாலான அடிப்படைத் துகள்கள் நம்பமுடியாத அளவிற்கு குறுகிய காலமாக இருப்பதால், விஞ்ஞானிகள் அவற்றின் வெகுஜனங்களை அவை சிதைவடையும் எல்லாவற்றின் வெகுஜனங்களையும் வேகத்தையும் சேர்த்து அளவிடுகிறார்கள். இந்த முறை இரண்டு மியூயான்களாக சிதைவடையும் டபிள்யூ போசானின் உறவினரான இசட் போஸான் போன்ற துகள்களுக்கு நன்றாக வேலை செய்கிறது. ஆனால் டபிள்யூ போஸான் ஒரு பெரிய சவாலாக உள்ளது, ஏனெனில் அதன் சிதைவு தயாரிப்புகளில் ஒன்று நியூட்ரினோ எனப்படும் ஒரு சிறிய அடிப்படை துகள் ஆகும்.
“நியூட்ரினோவை அளவிடுவது மிகவும் கடினம்” என்று இந்த ஆய்வில் பணியாற்றிய மசாசூசெட்ஸ் இன்ஸ்டிடியூட் ஆப் டெக்னாலஜியின் விஞ்ஞானி ஜோஷ் பெண்டாவிட் கூறினார். “கோலிடர் சோதனைகளில், நியூட்ரினோ கண்டறியப்படாமல் போகிறது, எனவே பாதி படத்துடன் மட்டுமே வேலை செய்ய முடியும்.”
பாதி படத்துடன் வேலை செய்வது என்பது இயற்பியலாளர்கள் ஆக்கப்பூர்வமாக இருக்க வேண்டும் என்பதாகும். உண்மையான சோதனைத் தரவுகளில் பகுப்பாய்வை இயக்குவதற்கு முன், விஞ்ஞானிகள் முதலில் பில்லியன் கணக்கான LHC மோதல்களை உருவகப்படுத்தினர்.
“சில சந்தர்ப்பங்களில், டிடெக்டரில் சிறிய சிதைவுகளை நாங்கள் மாதிரியாகக் கொள்ள வேண்டியிருந்தது” என்று பெண்டாவிட் கூறினார். “சிறிய திருப்பங்கள் மற்றும் வளைவுகளைப் பற்றி நாம் கவலைப்படும் அளவுக்கு துல்லியம் அதிகமாக உள்ளது; அவை மனித முடியின் அகலம் அளவுக்கு சிறியதாக இருந்தாலும் கூட.”
இயற்பியலாளர்களுக்கு புரோட்டான்கள் மோதும்போது உள்ளே என்ன நடக்கிறது, W போசான் எவ்வாறு உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது மற்றும் அது சிதைவதற்கு முன்பு அது எவ்வாறு நகர்கிறது போன்ற எண்ணற்ற தத்துவார்த்த உள்ளீடுகள் தேவை.
“கோட்பாடு உள்ளீடுகளின் தாக்கத்தை கண்டுபிடிப்பது ஒரு உண்மையான கலை” என்று மெக்பிரைட் கூறினார்.
கடந்த காலத்தில், இயற்பியலாளர்கள் தங்களின் கோட்பாட்டு மாதிரிகளை அளவீடு செய்யும் போது, இசட் போசானை டபிள்யூ போசானுக்கான ஸ்டாண்ட்-இன் ஆகப் பயன்படுத்தினர். இந்த முறை பல நன்மைகளைக் கொண்டிருந்தாலும், இது செயல்பாட்டில் நிச்சயமற்ற ஒரு அடுக்கையும் சேர்க்கிறது.
“இசட் மற்றும் டபிள்யூ போசான்கள் உடன்பிறப்புகள், ஆனால் இரட்டையர்கள் அல்ல” என்று கலிபோர்னியா லாஸ் ஏஞ்சல்ஸ் பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளரும் பகுப்பாய்விகளில் ஒருவருமான எலிசபெட்டா மான்கா கூறினார். “இசட் இலிருந்து W க்கு விரிவுபடுத்தும் போது இயற்பியலாளர்கள் சில அனுமானங்களைச் செய்ய வேண்டும், மேலும் இந்த அனுமானங்கள் இன்னும் விவாதத்தில் உள்ளன.”
இந்த நிச்சயமற்ற தன்மையைக் குறைக்க, சிஎம்எஸ் ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒரு புதிய பகுப்பாய்வு நுட்பத்தை உருவாக்கினர், இது கோட்பாட்டு உள்ளீடுகளைக் கட்டுப்படுத்த உண்மையான W போசான் தரவை மட்டுமே பயன்படுத்துகிறது.
“பெரிய தரவுத் தொகுப்பு, முந்தைய டபிள்யூ போஸான் ஆய்வில் இருந்து நாங்கள் பெற்ற அனுபவம் மற்றும் சமீபத்திய தத்துவார்த்த முன்னேற்றங்கள் ஆகியவற்றின் காரணமாக இதை திறம்பட செய்ய முடிந்தது” என்று பெண்டாவிட் கூறினார். “இது எங்கள் குறிப்பு புள்ளியாக Z போஸானிலிருந்து நம்மை விடுவித்துக் கொள்ள அனுமதித்தது.”
இந்த பகுப்பாய்வின் ஒரு பகுதியாக, CMS டிடெக்டரின் ஒரு பெரிய பகுதியை மறுசீரமைப்பதற்காக நன்கு அறியப்பட்ட துகள்களின் சிதைவுகளிலிருந்து 100 மில்லியன் தடங்களையும் அவர்கள் ஆய்வு செய்தனர்.
“இந்த புதிய அளவிலான துல்லியமானது, W, Z மற்றும் ஹிக்ஸ் போஸான்கள் போன்ற முக்கியமான அளவீடுகளை மேம்படுத்தப்பட்ட துல்லியத்துடன் சமாளிக்க அனுமதிக்கும்” என்று மான்கா கூறினார்.
பகுப்பாய்வின் மிகவும் சவாலான பகுதி அதன் நேர தீவிரம் ஆகும், ஏனெனில் இது ஒரு புதுமையான பகுப்பாய்வு நுட்பத்தை உருவாக்கி, CMS டிடெக்டரைப் பற்றிய நம்பமுடியாத ஆழமான புரிதலை உருவாக்க வேண்டும்.
“நான் ஒரு கோடைகால மாணவராக இந்த ஆராய்ச்சியைத் தொடங்கினேன், இப்போது நான் எனது மூன்றாம் ஆண்டில் போஸ்ட்டாக் ஆக இருக்கிறேன்,” என்று மான்கா கூறினார். “இது ஒரு மராத்தான், ஒரு ஸ்பிரிண்ட் அல்ல.”
மேலும் தகவல்:
√ s = 13 TeV, cms-results.web.cern.ch/cms-re … MP-23-002/index.html இல் புரோட்டான்-புரோட்டான் மோதல்களில் W போசான் நிறை அளவீடு
ஃபெர்மி நேஷனல் முடுக்கி ஆய்வகத்தால் வழங்கப்படுகிறது
மேற்கோள்: CMS பரிசோதனையின் புதிய முடிவுகள் W போசான் மாஸ் மிஸ்டரியை ஓய்வெடுக்க வைத்தது (2024, செப்டம்பர் 22) 22 செப்டம்பர் 2024 இல் https://phys.org/news/2024-09-results-cms-boson-mass-mystery.html இலிருந்து பெறப்பட்டது
இந்த ஆவணம் பதிப்புரிமைக்கு உட்பட்டது. தனிப்பட்ட ஆய்வு அல்லது ஆராய்ச்சியின் நோக்கத்திற்காக எந்தவொரு நியாயமான கையாளுதலைத் தவிர, எழுத்துப்பூர்வ அனுமதியின்றி எந்தப் பகுதியையும் மீண்டும் உருவாக்க முடியாது. உள்ளடக்கம் தகவல் நோக்கங்களுக்காக மட்டுமே வழங்கப்படுகிறது.