কণা পদার্থবিদরা একটি নতুন দ্বৈততা নিয়ে ধাঁধাঁ দেন

গত বছর কণা পদার্থবিদ ড ল্যান্স ডিক্সন একটি বক্তৃতা প্রস্তুত করছিলেন যখন তিনি দুটি সূত্রের মধ্যে একটি আকর্ষণীয় মিল লক্ষ্য করেন যা তিনি তার স্লাইডে অন্তর্ভুক্ত করার পরিকল্পনা করেছিলেন।

সূত্রগুলি, যাকে বিক্ষিপ্ত প্রশস্ততা বলা হয়, কণার সংঘর্ষের সম্ভাব্য ফলাফলের সম্ভাব্যতা দেয়। বিক্ষিপ্ত প্রশস্ততার মধ্যে একটি দুটি গ্লুওন কণার সংঘর্ষ এবং চারটি গ্লুয়ন উৎপাদনের সম্ভাবনাকে প্রতিনিধিত্ব করে; অন্যটি একটি গ্লুওন এবং একটি হিগস কণা তৈরি করতে দুটি গ্লুয়নের সংঘর্ষের সম্ভাবনা দিয়েছে।

স্ট্যানফোর্ড ইউনিভার্সিটির অধ্যাপক ডিক্সন বলেন, "আমি কিছুটা বিভ্রান্ত হয়ে পড়েছিলাম কারণ তারা দেখতে অনেকটা একই রকম ছিল," এবং তারপরে আমি বুঝতে পেরেছিলাম যে সংখ্যাগুলি মূলত একই ছিল - এটি শুধুমাত্র [অর্ডার] বিপরীত হয়ে গেছে। "

তিনি জুমের উপর তার সহযোগীদের সাথে তার পর্যবেক্ষণ শেয়ার করেছেন। দুটি বিক্ষিপ্ত প্রশস্ততার সাথে মিল থাকা উচিত নয় এমন কোন কারণ না জেনে, দলটি ভেবেছিল সম্ভবত এটি একটি কাকতালীয় ঘটনা। তারা ক্রমবর্ধমান উচ্চতর নির্ভুলতার স্তরে দুটি প্রশস্ততা গণনা করা শুরু করেছিল (যত বেশি নির্ভুলতা, তত বেশি পদ তাদের তুলনা করতে হয়েছিল)। কলের শেষে, হাজার হাজার পদ গণনা করে যা সম্মত ছিল, পদার্থবিদরা বেশ নিশ্চিত ছিলেন যে তারা একটি নতুন দ্বৈততার সাথে কাজ করছে - দুটি ভিন্ন ঘটনার মধ্যে একটি লুকানো সংযোগ যা আমাদের পদার্থবিজ্ঞানের বর্তমান বোঝার দ্বারা ব্যাখ্যা করা যায় না।

এখন অ্যান্টিপোডাল দ্বৈততা, যেমন গবেষকরা এটিকে কল করছেন, 93 মিলিয়ন পদ জড়িত উচ্চ-নির্ভুল গণনার জন্য নিশ্চিত করা হয়েছে। যদিও এই দ্বৈততা গ্লুয়ন এবং অন্যান্য কণাগুলির একটি সরলীকৃত তত্ত্বে উদ্ভূত হয় যা আমাদের মহাবিশ্বকে পুরোপুরি বর্ণনা করে না, সেখানে এমন সূত্র রয়েছে যে বাস্তব জগতে একই দ্বৈততা থাকতে পারে। গবেষকরা আশা করেন যে অদ্ভুত অনুসন্ধানের তদন্ত তাদের কণা পদার্থবিজ্ঞানের আপাতদৃষ্টিতে সম্পর্কহীন দিকগুলির মধ্যে নতুন সংযোগ তৈরি করতে সাহায্য করতে পারে।

"এটি একটি দুর্দান্ত আবিষ্কার কারণ এটি সম্পূর্ণ অপ্রত্যাশিত," বলেছেন আনাস্তাসিয়া ভোলোভিচ, ব্রাউন ইউনিভার্সিটির একজন কণা পদার্থবিদ, "এবং কেন এটি সত্য হওয়া উচিত তার কোন ব্যাখ্যা এখনও নেই।"

কণা বিচ্ছুরণের ডিএনএ

ডিক্সন এবং তার দল একটি বিশেষ "কোড" ব্যবহার করে বিক্ষিপ্ত প্রশস্ততাগুলিকে প্রথাগত পদ্ধতির তুলনায় আরও দক্ষতার সাথে গণনা করার জন্য অ্যান্টিপোডাল দ্বৈততা আবিষ্কার করেছিল। সাধারণত, চারটি নিম্ন-শক্তির গ্লুয়ন তৈরি করার জন্য দুটি উচ্চ-শক্তির গ্লুয়নের বিক্ষিপ্ততার সম্ভাবনা খুঁজে বের করার জন্য, উদাহরণস্বরূপ, আপনাকে এই ফলাফল হতে পারে এমন সমস্ত সম্ভাব্য পথ বিবেচনা করতে হবে। আপনি গল্পের শুরু এবং শেষ জানেন (দুটি গ্লুয়ন চার হয়ে যায়), তবে আপনাকে মাঝখানেও জানতে হবে — কোয়ান্টাম অনিশ্চয়তার জন্য অস্থায়ীভাবে পপ ইন এবং অস্তিত্বের বাইরে থাকা সমস্ত কণা সহ। ঐতিহ্যগতভাবে, আপনাকে অবশ্যই প্রতিটি সম্ভাব্য মধ্যম ইভেন্টের সম্ভাব্যতা যোগ করতে হবে, সেগুলিকে একবারে এক করে নিতে হবে।

2010 সালে, এই কষ্টকর গণনাগুলি ভলোভিচ সহ চারজন গবেষক দ্বারা বিভ্রান্ত হয়েছিল, যিনি একটি শর্টকাট পাওয়া গেছে। তারা বুঝতে পেরেছিল যে একটি প্রশস্ততা গণনার অনেক জটিল অভিব্যক্তি সবকিছুকে একটি নতুন কাঠামোতে পুনর্গঠন করে নির্মূল করা যেতে পারে। নতুন কাঠামোর ছয়টি মৌলিক উপাদান, যাকে "অক্ষর" বলা হয়, প্রতিটি কণার শক্তি এবং ভরবেগের সমন্বয় প্রতিনিধিত্বকারী ভেরিয়েবল। ছয়টি অক্ষর শব্দ তৈরি করে, এবং শব্দগুলি একত্রিত হয়ে প্রতিটি বিক্ষিপ্ত প্রশস্ততায় পদ গঠন করে।

ডিক্সন এই নতুন স্কিমটিকে জেনেটিক কোডের সাথে তুলনা করেছেন, যেখানে চারটি রাসায়নিক বিল্ডিং ব্লক ডিএনএর একটি স্ট্র্যান্ডে জিন গঠন করতে একত্রিত হয়। জেনেটিক কোডের মতো, "কণা বিক্ষিপ্তকরণের ডিএনএ" যেমন তিনি এটিকে বলেন, শব্দের সংমিশ্রণের অনুমতি দেওয়া হয় সে সম্পর্কে নিয়ম রয়েছে। এই নিয়মগুলির মধ্যে কিছু জ্ঞাত শারীরিক বা গাণিতিক নীতি থেকে অনুসরণ করে, কিন্তু অন্যগুলি নির্বিচারে বলে মনে হয়। কিছু নিয়ম আবিষ্কার করার একমাত্র উপায় হল দীর্ঘ গণনার মধ্যে লুকানো নিদর্শন খোঁজা।

একবার পাওয়া গেলে, এই অস্পষ্ট নিয়মগুলি কণা পদার্থবিদদের প্রথাগত পদ্ধতির সাথে অর্জনের চেয়ে অনেক বেশি নির্ভুলতার স্তরে বিক্ষিপ্ত প্রশস্ততা গণনা করতে সাহায্য করেছে। পুনর্গঠন ডিক্সন এবং তার সহযোগীদের দুটি আপাতদৃষ্টিতে সম্পর্কহীন বিক্ষিপ্ত প্রশস্ততার মধ্যে লুকানো সংযোগ খুঁজে বের করার অনুমতি দেয়।

অ্যান্টিপোড মানচিত্র

দ্বৈততার কেন্দ্রে "অ্যান্টিপোড মানচিত্র"। জ্যামিতিতে, একটি অ্যান্টিপোড মানচিত্র একটি গোলকের একটি বিন্দু নেয় এবং স্থানাঙ্কগুলিকে উল্টে দেয়, আপনাকে গোলকের কেন্দ্রের মধ্য দিয়ে অন্য দিকের একটি বিন্দুতে পাঠায়। এটি চিলি থেকে চীন পর্যন্ত একটি গর্ত খননের গাণিতিক সমতুল্য।

বিক্ষিপ্ত প্রশস্ততায়, ডিক্সন যে অ্যান্টিপোড মানচিত্রটি খুঁজে পেয়েছেন তা একটু বেশি বিমূর্ত। এটি প্রশস্ততা গণনা করতে ব্যবহৃত অক্ষরগুলির ক্রমকে উল্টে দেয়। এই অ্যান্টিপোড মানচিত্রটি স্ক্যাটারিং অ্যামপ্লিটিউডের সমস্ত পদে প্রয়োগ করুন যাতে দুটি গ্লুয়ন চার হয়ে যায় এবং (ভেরিয়েবলের একটি সাধারণ পরিবর্তনের পরে) এটি একটি গ্লুওন এবং একটি হিগস হওয়ার জন্য দুটি গ্লুয়নের জন্য প্রশস্ততা দেয়।

ডিক্সনের ডিএনএ সাদৃশ্যে, দ্বৈততা হল একটি জেনেটিক সিকোয়েন্সকে পিছনের দিকে পড়া এবং বুঝতে পারার মত যে এটি একটি সম্পূর্ণ নতুন প্রোটিনকে এনকোড করে যা মূল ক্রম দ্বারা এনকোড করা একটির সাথে সম্পর্কহীন।

“আমরা সবাই নিশ্চিত ছিলাম যে অ্যান্টিপোড মানচিত্রটি অকেজো ছিল। … এটার কোনো শারীরিক তাৎপর্য আছে বলে মনে হয় না, বা অর্থপূর্ণ কিছু করা যায়,” বলেন ম্যাট ফন হিপ্পেল, কোপেনহেগেনের নিলস বোর ইনস্টিটিউটের একজন প্রশস্ততা বিশেষজ্ঞ যিনি গবেষণায় জড়িত ছিলেন না। "এবং এখন এটি ব্যবহার করে এই সম্পূর্ণরূপে ব্যাখ্যাতীত দ্বৈততা রয়েছে, যা বেশ বন্য।"

আমাদের বিশ্ব নয়

এখন দুটি বড় প্রশ্ন। প্রথমত, দ্বৈততা বিদ্যমান কেন? এবং দ্বিতীয়ত, বাস্তব জগতে কি একই রকম সংযোগ পাওয়া যাবে?

17টি পরিচিত প্রাথমিক কণা যা আমাদের বিশ্বকে নিয়ে গঠিত সমীকরণের একটি সেট মেনে চলে কণা পদার্থবিদ্যার আদর্শ মডেল. স্ট্যান্ডার্ড মডেল অনুসারে, দুটি গ্লুয়ন, ভরবিহীন কণা যেগুলি পারমাণবিক নিউক্লিয়াসকে একত্রে আঠালো করে, সহজেই একে অপরের সাথে যোগাযোগ করে তাদের নিজস্ব সংখ্যা দ্বিগুণ করে, চার গ্লুয়নে পরিণত হয়। যাইহোক, একটি গ্লুওন এবং একটি হিগস কণা তৈরি করতে, সংঘর্ষকারী গ্লুয়নগুলিকে প্রথমে একটি কোয়ার্ক এবং একটি অ্যান্টিকোয়ার্কের আকার ধারণ করতে হবে; এইগুলি তখন একটি গ্লুওন এবং একটি হিগসে ​​রূপান্তরিত হয় একটি গ্লুয়নের পারস্পরিক মিথস্ক্রিয়া পরিচালনার চেয়ে একটি ভিন্ন শক্তির মাধ্যমে।

এই দুটি বিক্ষিপ্ত প্রক্রিয়া এতই আলাদা, যার মধ্যে একটি স্ট্যান্ডার্ড মডেলের সম্পূর্ণ ভিন্ন খাত জড়িত, যে তাদের মধ্যে দ্বৈততা খুবই আশ্চর্যজনক হবে।

কিন্তু ডিক্সন এবং তার সহকর্মীরা যে কণা পদার্থবিদ্যা অধ্যয়ন করছিলেন তার সরলীকৃত মডেলেও অ্যান্টিপোডাল দ্বৈততা অপ্রত্যাশিত। তাদের খেলনা মডেল অতিরিক্ত প্রতিসাম্য সহ কাল্পনিক গ্লুয়নগুলিকে নিয়ন্ত্রণ করে, যা বিক্ষিপ্ত প্রশস্ততার আরও সুনির্দিষ্ট গণনা সক্ষম করে। দ্বৈততা একটি বিক্ষিপ্ত প্রক্রিয়াকে সংযুক্ত করে যাতে এই গ্লুয়নগুলি জড়িত থাকে এবং একটি ভিন্ন তত্ত্ব দ্বারা বর্ণিত কণাগুলির সাথে একটি বাহ্যিক মিথস্ক্রিয়া প্রয়োজন।

ডিক্সন মনে করেন যে দ্বৈততা কোথা থেকে আসে সে সম্পর্কে তার খুব ক্ষীণ ধারণা রয়েছে।

ভোলোভিচ এবং তার সহকর্মীদের দ্বারা পাওয়া সেই অবর্ণনীয় নিয়মগুলি স্মরণ করুন যা নির্দেশ করে যে কোন শব্দের সংমিশ্রণগুলি বিক্ষিপ্ত প্রশস্ততায় অনুমোদিত। দুই-গ্লুওন-থেকে-গ্লুওন-প্লাস-হিগস প্রশস্ততায় কোন অক্ষরগুলি একে অপরের পাশে উপস্থিত হতে পারে তা কিছু নিয়ম নির্বিচারে সীমাবদ্ধ বলে মনে হচ্ছে। কিন্তু সেই নিয়মগুলিকে দ্বৈততার অন্য দিকে ম্যাপ করুন এবং তারা একটি সেটে রূপান্তরিত হয় সুপ্রতিষ্ঠিত নিয়ম যা কার্যকারণ নিশ্চিত করে - গ্যারান্টি দেয় যে আগত কণাগুলির মধ্যে মিথস্ক্রিয়া বহির্গামী কণাগুলি উপস্থিত হওয়ার আগে ঘটে।

ডিক্সনের জন্য, এটি দুটি প্রশস্ততার মধ্যে একটি গভীর শারীরিক সংযোগের একটি ক্ষুদ্র ইঙ্গিত এবং স্ট্যান্ডার্ড মডেলে অনুরূপ কিছু থাকতে পারে বলে মনে করার একটি কারণ। "কিন্তু এটা বেশ দুর্বল," তিনি বলেন. "এটি, যেমন, সেকেন্ডহ্যান্ড তথ্য।"

ভিন্ন ভিন্ন শারীরিক ঘটনার মধ্যে অন্যান্য দ্বৈততা ইতিমধ্যেই পাওয়া গেছে। উদাহরণস্বরূপ, অ্যাডএস-সিএফটি চিঠিপত্র, যেখানে মাধ্যাকর্ষণবিহীন একটি তাত্ত্বিক বিশ্ব মহাকর্ষযুক্ত বিশ্বের সাথে দ্বৈত, এটি 1997 সালের আবিষ্কারের পর থেকে হাজার হাজার গবেষণাপত্রকে উস্কে দিয়েছে। কিন্তু এই দ্বৈততাও, প্রকৃত মহাবিশ্বের বিপরীতে একটি বিকৃত জ্যামিতি সহ একটি মহাকর্ষীয় জগতের জন্যই বিদ্যমান। তবুও, অনেক পদার্থবিদদের জন্য, আমাদের বিশ্বে একাধিক দ্বৈততা প্রায় ধারণ করার বিষয়টি ইঙ্গিত দেয় যে তারা একটি সর্ব-বিস্তৃত তাত্ত্বিক কাঠামোর পৃষ্ঠকে স্ক্র্যাচ করতে পারে যেখানে এই আশ্চর্যজনক সংযোগগুলি প্রকাশিত হয়। "আমি মনে করি তারা সব গল্পের অংশ," ডিক্সন বলেছিলেন।