डार्क फोटॉन उच्च-ऊर्जा प्रकीर्णन डेटा की व्याख्या कर सकते हैं - भौतिकी विश्व

भौतिकविदों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम द्वारा किए गए एक नए विश्लेषण से पता चलता है कि डार्क फोटॉन - काल्पनिक कण जो डार्क मैटर से जुड़े बलों को ले जाते हैं - उच्च-ऊर्जा बिखरने वाले प्रयोगों से कुछ डेटा की व्याख्या कर सकते हैं। विश्लेषण, जिसका नेतृत्व किया गया था निकोलस हंट-स्मिथ और सहयोगियों पर एडीलेड विश्वविद्यालयऑस्ट्रेलिया, डार्क मैटर की प्रकृति में नई अंतर्दृष्टि पैदा कर सकता है, जो एक रहस्य बना हुआ है, भले ही ब्रह्मांड विज्ञान के मानक मॉडल सुझाव देते हैं कि यह ब्रह्मांड के द्रव्यमान का लगभग 85% बनाता है।

डार्क मैटर को इसका नाम इसलिए मिला क्योंकि यह विद्युत चुम्बकीय विकिरण को अवशोषित, प्रतिबिंबित या उत्सर्जित नहीं करता है। इससे प्रयोगशाला में इसका पता लगाना बेहद मुश्किल हो जाता है और अब तक ऐसा करने के सभी प्रयास खाली हाथ आए हैं। "मानक मॉडल से परे कोई कण, जो उन सभी पदार्थों का वर्णन करता है जिनसे हम परिचित हैं, कभी नहीं देखा गया है," कहते हैं एंथोनी थॉमस, एडिलेड के एक भौतिक विज्ञानी और विश्लेषण के सह-लेखक, जो में प्रकाशित हुआ है उच्च ऊर्जा भौतिकी जर्नल. "हमें नहीं पता कि डार्क मैटर क्या है, हालांकि ऐसा लगता है कि यह मानक मॉडल कण (या कणों) से परे [ए] है।"

डार्क फोटॉन परिकल्पना

हालाँकि डार्क मैटर को बहुत कम समझा गया है, फिर भी यह इस बात का प्रमुख स्पष्टीकरण है कि आकाशगंगाएँ अपनी अपेक्षा से अधिक तेजी से क्यों घूमती हैं, यह देखते हुए कि उनमें दृश्य पदार्थ की मात्रा कितनी है। हालाँकि हम ब्रह्माण्ड के साथ डार्क मैटर की अंतःक्रिया देख सकते हैं, लेकिन इन अंतःक्रियाओं का तंत्र स्पष्ट नहीं है। के अनुसार कार्लोस वैगनर, एक कण भौतिक विज्ञानी आर्गोन नेशनल लेबोरेटरी का उच्च ऊर्जा भौतिकी (एचईपी) प्रभाग और में एक प्रोफेसर शिकागो विश्वविद्यालय और एनरिको फर्मी संस्थान, डार्क फोटॉन एक संभावना है।

“कहानी कुछ इस तरह है: कुछ अतिरिक्त भी हो सकता है डार्क सेक्टर, जहां डार्क मैटर रहता है, और जो सामान्य सेक्टर से कमजोर रूप से जुड़ता है - इस मामले में, गेज बोसॉन के मिश्रण के माध्यम से, डार्क फोटॉन, साधारण न्यूट्रल गेज बोसॉन के साथ," वैगनर कहते हैं, फोटॉन, डब्ल्यू और जेड का जिक्र करते हुए बोसॉन जो विद्युत चुम्बकीय और कमजोर ताकतों को वहन करते हैं। "ऐसा गेज बोसॉन प्रासंगिक तरीके से डार्क मैटर और सामान्य तौर पर एक काल्पनिक डार्क सेक्टर से जुड़ सकता है।"

एक "उत्तेजक" परिणाम

नवीनतम अध्ययन में, एडिलेड के नेतृत्व वाली टीम, जिसमें अमेरिका के वर्जीनिया में जेफरसन लैब के शोधकर्ता भी शामिल थे, ने जेफरसन लैब एंगुलर मोमेंटम (जेएएम) ढांचे के भीतर उच्च ऊर्जा बिखरने वाले डेटा का वैश्विक क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स (क्यूसीडी) विश्लेषण किया। शोधकर्ताओं ने प्रदर्शित किया कि जब वे गहरे अकुशल प्रकीर्णन (डीआईएस) प्रयोगों के परिणामों को समझाने की कोशिश करते हैं, तो 6.5σ के महत्व पर प्रतिस्पर्धी मानक मॉडल परिकल्पना पर एक डार्क फोटॉन को शामिल करने वाले मॉडल को प्राथमिकता दी जाती है।

"[डीआईएस] वह प्रक्रिया है जहां एक इलेक्ट्रॉन, म्यूऑन, या न्यूट्रिनो जैसी जांच एक प्रोटॉन से ऊर्जा और गति के इतने उच्च हस्तांतरण (इसलिए गहरे) के साथ बिखरती है कि यह प्रोटॉन को टुकड़ों में तोड़ देती है (इसलिए बेलोचदार)," थॉमस बताते हैं। "यदि आप सभी टुकड़ों का योग करें, तो आप मूल प्रोटॉन के भीतर क्वार्क की गति का वितरण निर्धारित कर सकते हैं।"

थॉमस कहते हैं कि इस प्रयोग के परिणामों को पार्टन वितरण फ़ंक्शन (पीडीएफ) के संदर्भ में वर्णित किया गया है, जो प्रोटॉन की गति के दिए गए अंश के साथ एक विशिष्ट प्रकार के क्वार्क को खोजने की संभावना देता है। वे कहते हैं, "दुनिया की सभी उच्च ऊर्जा प्रयोगशालाओं ने वर्तमान में हमारे पास मौजूद 3,000 से अधिक डेटा बिंदुओं को लेने में भूमिका निभाई है और जिनका इस काम में विश्लेषण किया गया है।" "जेफ़रसन लैब JAM समूह के पास ऐसे डेटा से पीडीएफ़ निकालने का एक लंबा इतिहास है।"

टिम हॉब्सआर्गोन के एक सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी, जो इस काम में शामिल नहीं थे, लेकिन पहले टीम के कई सदस्यों के साथ सह-लेखक रहे हैं, अध्ययन को "उत्तेजक" कहते हैं। उन्होंने नोट किया कि कार्य में मानक मॉडल (बीएसएम) परिदृश्य से परे प्रोटॉन और न्यूट्रॉन बिखरने वाले डेटा को एक साथ फिट करना शामिल था, जैसे कि पीडीएफ के साथ डार्क फोटॉन परिकल्पना। वह कहते हैं, "पिछले कुछ वर्षों में इस दृष्टिकोण में रुचि बढ़ रही है"।

दरअसल, हॉब्स और उनके सहयोगियों ने मई 2023 में "समान भावना का एक अध्ययन" तैयार किया, जो किस पर केंद्रित था जेट और टॉप-क्वार्क डेटा. "बुनियादी चिंता यह है कि बीएसएम भौतिकी के हस्ताक्षर पारंपरिक पीडीएफ विश्लेषणों में नकली रूप से 'फिट' किए जा सकते हैं जो बीएसएम को स्वतंत्र रूप से सावधानीपूर्वक पैरामीट्रिज नहीं करते हैं," वह बताते हैं। उन्होंने आगे कहा, यह चिंता इतनी महत्वपूर्ण है कि इस प्रकार के और अधिक वैश्विक फिट की आवश्यकता है। मुझे भविष्य में कई अनुवर्ती अध्ययनों की बहुत उम्मीद है।

आगे के शोध के अवसर

काम के प्रति उत्साहित रहते हुए, हॉब्स एक व्यावहारिक मुद्दे की ओर इशारा करते हैं जो इसकी व्याख्या के लिए महत्वपूर्ण है: अनिश्चितता मात्रा का निर्धारण। "यह इस क्षेत्र में विकासात्मक सीमाओं में से एक है," वे कहते हैं। "एक जटिल, बहु-पैरामीटर मॉडल के साथ सैद्धांतिक विश्लेषण में एक सुसंगत, प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य अनिश्चितता पर कोई वास्तव में कैसे पहुंचता है?"

हॉब्स कहते हैं कि नए विश्लेषण में अनिश्चितता की "सामान्य से अधिक आक्रामक परिभाषा" का उपयोग किया गया है। उनका कहना है, "यह डीआईएस डेटा से निकाले गए डार्क फोटॉन हस्ताक्षर के स्पष्ट महत्व के साथ-साथ पीडीएफ के साथ सहसंबंध की डिग्री को बढ़ाने में भूमिका निभा सकता है।" उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि इन और अन्य सवालों के लिए और अधिक जांच की आवश्यकता है, और वह "हंट-स्मिथ से उत्साहित हैं।" एट अल. इस दिशा में और प्रेरणा प्रदान की है”।

वैगनर, जो अध्ययन में शामिल नहीं थे, आश्चर्यचकित हैं कि टीम ने अपने विश्लेषण को DIS तक सीमित कर दिया, क्योंकि डार्क फोटॉन का अस्तित्व BABAR और LEP जैसे इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन प्रयोगों के परिणामों को भी प्रभावित करेगा। "[मिश्रण पैरामीटर] ईपीएसलॉन के उद्धृत मूल्य बहुत छोटे नहीं हैं और ऐसा प्रभाव दिखाई देना चाहिए," वह कहते हैं, यह देखते हुए कि ए BABAR डेटा का पिछला विश्लेषण ऐसा कोई डार्क-फोटॉन-संबंधित प्रभाव नहीं मिला। उनका सुझाव है कि भविष्य के अध्ययन, कण युग्मन के बीच एक विषमता मानने के लिए मॉडल को बदलकर और अधिक सीख सकते हैं, जिसका अर्थ यह होगा कि ऐसे सभी युग्मन एक ही मिश्रण पैरामीटर द्वारा शासित नहीं होते हैं।

FASER LHC पर गहरे फोटॉनों की खोज करता है, और न्यूट्रिनो भी खोजता है

थॉमस इस बात से सहमत हैं कि अधिक काम करना आवश्यक है। उनका कहना है, "चूंकि हमारा परिणाम इस कण के अस्तित्व का बेहद मजबूत लेकिन अप्रत्यक्ष सबूत देता है, इसलिए अन्य विश्लेषणों में इसकी पुष्टि होना अद्भुत होगा।" उन्होंने आगे कहा, एक संभावित भविष्य की दिशा क्यूसीडी के अधिक परिष्कृत संस्करणों का उपयोग करके परिणामों का अध्ययन करना होगा, हालांकि वह कहते हैं कि "प्रत्यक्ष प्रयोगों या अन्य प्रतिक्रियाओं में साक्ष्य आदर्श होंगे। हमारे पास एक बहुत मजबूत संकेत है और हम स्वतंत्र पुष्टि देखना पसंद करेंगे।''

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/dark-photons-could-explain-high-energy-scattering-data/