कण भौतिकी के मानक मॉडल ने अभी तक के सबसे कड़े परीक्षणों में से एक को पास कर लिया है
किसी कण की इतनी बारीकी से जांच आज तक किसी ने नहीं की।
एक नए प्रयोग में, वैज्ञानिकों ने इलेक्ट्रॉन के चुंबकीय गुण को पहले से कहीं अधिक सावधानी से मापा, जिससे प्राथमिक कण के किसी भी गुण का अब तक का सबसे सटीक माप हुआ। इलेक्ट्रॉन चुंबकीय क्षण के रूप में जाना जाता है, यह कण द्वारा किए गए चुंबकीय क्षेत्र की ताकत का एक उपाय है।
उस संपत्ति की भविष्यवाणी कण भौतिकी के मानक मॉडल द्वारा की जाती है, सिद्धांत जो एक उपपरमाण्विक स्तर पर कणों और बलों का वर्णन करता है। वास्तव में, यह उस सिद्धांत द्वारा की गई सबसे सटीक भविष्यवाणी है।
नए अतिसटीक माप और भविष्यवाणी की तुलना करके, वैज्ञानिकों ने सिद्धांत को अभी तक के सबसे सख्त परीक्षणों में से एक दिया। नया माप मानक मॉडल की भविष्यवाणी के साथ ट्रिलियन में लगभग 1 भाग, या प्रतिशत के 0.1 अरबवें हिस्से से सहमत है, भौतिकविदों ने फरवरी 17 भौतिक समीक्षा पत्रों में रिपोर्ट की है।
जब कोई सिद्धांत उच्च परिशुद्धता पर भविष्यवाणी करता है, तो यह भौतिक विज्ञानी के बैट सिग्नल की तरह है, जो शोधकर्ताओं को इसका परीक्षण करने के लिए बुला रहा है। इवानस्टन, इल में नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी के भौतिक विज्ञानी गेराल्ड गेब्रियल कहते हैं, "यह हम में से कुछ के लिए अनूठा है।"
चुंबकीय क्षण को मापने के लिए, गेब्रियल और उनके सहयोगियों ने महीनों तक एक ही इलेक्ट्रॉन का अध्ययन किया, इसे चुंबकीय क्षेत्र में फंसाया और देखा कि माइक्रोवेव के साथ छेड़छाड़ करने पर यह कैसे प्रतिक्रिया करता है। टीम ने इलेक्ट्रॉन चुंबकीय क्षण को 0.13 भागों प्रति ट्रिलियन या 0.000000000013 प्रतिशत निर्धारित किया।
एक माप जो सटीक है एक जटिल कार्य है। "यह इतना चुनौतीपूर्ण है कि गेब्रियल टीम को छोड़कर कोई भी इसे करने की हिम्मत नहीं करता है," कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले के भौतिक विज्ञानी होल्गर मुलर कहते हैं।
भौतिकविदों की एक टीम अपने प्रायोगिक उपकरण के पीछे खड़ी है जिसने एक इलेक्ट्रॉन को जाल में कैद किया।
भौतिकविदों की एक टीम (चित्रित) ने एक इलेक्ट्रॉन को एक जाल में कैद किया (प्रायोगिक उपकरण दिखाया गया है) और इलेक्ट्रॉन चुंबकीय क्षण नामक संपत्ति को मापने के लिए महीनों तक इसका अध्ययन किया।
लौरा नेविंस
नया परिणाम पिछले माप की तुलना में दोगुने से अधिक सटीक है, जो 14 वर्षों से अधिक समय तक बना रहा, और जिसे गेब्रियल की टीम द्वारा भी बनाया गया था। अब शोधकर्ताओं ने आखिरकार खुद को पार कर लिया है। "जब मैंने [पेपर] देखा तो मैंने कहा, 'वाह, उन्होंने इसे किया," स्टेफानो लापोर्टा कहते हैं, इटली में पडुआ विश्वविद्यालय से संबद्ध एक सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी, जो मानक मॉडल के अनुसार इलेक्ट्रॉन चुंबकीय क्षण की गणना पर काम करता है।
मानक मॉडल का नया परीक्षण और भी प्रभावशाली होगा यदि यह किसी अन्य श्रमसाध्य माप में पहेली के लिए नहीं होता। दो हालिया प्रयोग, एक का नेतृत्व पेरिस में कस्तलर ब्रोसेल प्रयोगशाला के भौतिक विज्ञानी सईदा गुएलाटी-खलीफा और दूसरा मुलर द्वारा किया गया, जो ठीक-संरचना स्थिरांक नामक संख्या के मूल्य पर असहमत हैं, जो विद्युत चुम्बकीय बातचीत की ताकत की विशेषता है (एसएन: 4 / 12/18)। वह संख्या इलेक्ट्रॉन चुंबकीय क्षण के मानक मॉडल की भविष्यवाणी के लिए एक इनपुट है। इसलिए असहमति नए परीक्षण की सटीकता को सीमित करती है। यदि उस विसंगति को सुलझा लिया गया, तो परीक्षण अब की तुलना में 10 गुना सटीक हो जाएगा।
स्टेलवार्ट मानक मॉडल दशकों से प्रायोगिक परीक्षणों के बैराज तक खड़ा है। लेकिन वैज्ञानिकों को नहीं लगता कि यह सब कुछ और अंत है। यह आंशिक रूप से इसलिए है क्योंकि यह डार्क मैटर के अस्तित्व जैसी टिप्पणियों की व्याख्या नहीं करता है, एक अदृश्य पदार्थ जो ब्रह्मांड पर गुरुत्वाकर्षण प्रभाव डालता है। और यह नहीं कहता कि ब्रह्मांड में एंटीमैटर से अधिक पदार्थ क्यों हैं इसलिए भौतिक विज्ञानी उन मामलों की तलाश में रहते हैं जहां मानक मॉडल टूट जाता है।
मानक मॉडल की विफलता के सबसे तांत्रिक संकेतों में से एक इलेक्ट्रॉन का चुंबकीय क्षण नहीं है, बल्कि इलेक्ट्रॉन का एक भारी रिश्तेदार म्यूऑन है। 2021 में, इस संपत्ति का मापन मानक मॉडल भविष्यवाणियों के साथ संभावित बेमेल होने का संकेत देता है
"कुछ लोगों का मानना है कि यह विसंगति मानक मॉडल से परे नई भौतिकी का हस्ताक्षर हो सकता है," गुएल्टी-खलीफा कहते हैं, जिन्होंने भौतिकी पत्रिका में नए इलेक्ट्रॉन चुंबकीय क्षण पेपर पर एक टिप्पणी लिखी थी। यदि ऐसा है, तो म्यूऑन को प्रभावित करने वाली कोई भी नई भौतिकी इलेक्ट्रॉन को भी प्रभावित कर सकती है। तो भविष्य में इलेक्ट्रॉन चुंबकीय क्षण के माप भी भविष्यवाणी से विचलित हो सकते हैं, अंत में मानक मॉडल की खामियों का खुलासा करते हैं।
