LHC کے تصادم میں 'quark coalescence' کے ثبوت ملے - فزکس ورلڈ

LHCb کے تجربے پر کام کرنے والے طبیعیات دانوں نے اس بات کا ثبوت دیکھا ہے کہ لارج ہیڈرون کولائیڈر (LHC) میں پروٹون کے تصادم کے بعد کوارک کے ہیڈرونز میں ارتقاء میں "کوارک کولیسنس" ایک کردار ادا کرتا ہے۔ یہ میکانزم، جو اصل میں 1980 کی دہائی میں تجویز کیا گیا تھا، اس میں نئے کوارک بنانے کے بجائے اوورلیپنگ ویو فنکشنز کے ساتھ موجود کوارکس موجود ہیں۔ یہ کم ٹرانسورس مومنٹا پر سب سے زیادہ واضح ہوتا ہے، اور آہستہ آہستہ بند ہوجاتا ہے کیونکہ کوارکس تصادم کے مقام سے تیزی سے فرار ہوجاتے ہیں۔

کوارکس وہ ذرات ہیں جو ایٹم نیوکلی کے اندر پروٹون اور نیوٹران بناتے ہیں اور بہت سے دوسرے ہیڈرون (بھاری ذرات) جو مضبوط تعامل کو محسوس کرتے ہیں۔ ان کی ایک عجیب و غریب خصوصیت یہ ہے کہ انہیں کبھی تنہائی میں نہیں دیکھا جا سکتا۔ اس کی بنیادی وجہ یہ ہے کہ کشش ثقل، برقی مقناطیسیت اور کمزور تعامل کے برعکس، یہ سب فاصلے کے ساتھ طاقت میں کمی کرتے ہیں، مضبوط تعامل کا اثر بڑھتا ہے کیونکہ پابند کوارکس آگے بڑھتے ہیں۔ اگر کوارک کافی فاصلے پر ہیں تو، گلوون فیلڈ جو مضبوط تعامل میں ثالثی کرتا ہے اس میں پارٹیکل اینٹی پارٹیکل جوڑے بنانے کے لیے کافی توانائی ہوتی ہے۔ یہ اصل کوارکس سے منسلک ہوتے ہیں، نئے پابند ذرات بناتے ہیں جو یا تو میسن (ایک کوارک اور ایک اینٹی کوارک کا مجموعہ) یا بیریون (تین کوارک پر مشتمل) ہوسکتے ہیں۔ اس عمل کو فریگمنٹیشن کہتے ہیں۔

تاہم، بھاری آئن کے تصادم کے تجربات نے تجویز کیا ہے کہ یہ پوری کہانی نہیں ہے۔ طبیعیات دانوں کا خیال ہے کہ کوارکس گھنے کوارک – گلوون پلازما میں بھی اکٹھے ہو سکتے ہیں جو ان بڑے ذرات کو ایک دوسرے کے ساتھ ایک عمل میں توڑ کر تشکیل پاتے ہیں جسے coalescence کہتے ہیں۔

"آپ کا تصادم ہے، آپ کوارک – اینٹی کوارک جوڑوں کا ایک گروپ بناتے ہیں جو ایک دوسرے سے دور ہونے لگتے ہیں، اور موج پارٹیکل ڈوئلٹی کی وجہ سے ہر ذرہ کی طول موج ہوتی ہے جو آپ کو بتاتی ہے کہ یہ کتنا بڑا ہے،" کے میٹ ڈرہم نے وضاحت کی۔ لاس المامس نیشنل لیبارٹری امریکہ میں، جو LHCb تعاون کا رکن ہے۔

موجودہ کوارک آپس میں مل جاتے ہیں۔

"اگر آپ کے پاس تین کوارک ہیں جو ایک دوسرے کو اوور لیپ کرتے ہیں، تو آپ انہیں ایک ساتھ منجمد کر کے ایک بیریون میں تبدیل کر دیتے ہیں۔ اگر آپ کے پاس دو کوارکس ہیں جو آپس میں ملتے ہیں، تو آپ انہیں ایک ساتھ منجمد کر کے ایک میسن میں تبدیل کر دیتے ہیں۔ اگر آپ کے پاس کوئی کوارک ہے جو کسی دوسرے سے متجاوز نہیں ہوتا ہے تو اسے ٹکڑے ٹکڑے کرنا پڑتا ہے،" ڈرہم بتاتے ہیں۔ "لہٰذا ہم آہنگی ان کوارکس کو لیتی ہے جو تصادم میں پیدا ہوتے ہیں اور انہیں آپس میں چپکتے ہیں۔ ٹکڑے ٹکڑے کرنے کے لیے آپ کو خلا سے نئے کوارک بنانے کی ضرورت ہوتی ہے۔"

ڈرہم کا کہنا ہے کہ بھاری آئن کے تصادم میں ہم آہنگی کو "عام طور پر قبول کیا گیا ہے"، کیونکہ تجربات میں پیدا ہونے والے پروٹون اور پیون کے تناسب کی وضاحت کرنا بصورت دیگر مشکل ہے۔ تاہم، بھاری آئن کے تصادم گندے ہیں، اور نظریاتی پیشین گوئیاں لامحالہ غلط ہیں۔ نئی تحقیق میں، ایل ایچ سی بی ٹیم نے پروٹون-پروٹون کے تصادم میں بی کوارکس کی پیداوار کا مطالعہ کیا۔ کبھی کبھی نیچے یا بیوٹی کوارک کہا جاتا ہے، بی کوارک پارٹیکل فزکس کے معیاری ماڈل میں دوسرا سب سے بڑا کوارک ہے۔

بی کوارکس کی پیداوار تقریباً یقینی ہے یا تو بی لیمبڈا بیریون یا بی⁰ میسن، جس میں دونوں میں ab کوارک ہوتا ہے۔ ان دونوں کے درمیان پیداواری تناسب کا وسیع پیمانے پر تجربات میں مطالعہ کیا گیا ہے جس میں b کوارک الیکٹران-پوزیٹرون کے تصادم سے پیدا ہوتا ہے - ایک ایسا عمل جو صرف ٹکڑے ٹکڑے ہونے کا باعث بن سکتا ہے۔ ڈرہم کہتے ہیں، "اگر آپ کے پاس صرف ٹکڑے ٹکڑے ہیں، تو یہ تناسب عالمگیر ہونا چاہیے۔"

LHCb ٹیم نے پروٹون – پروٹون کے تصادم کے بارے میں کئی سالوں کے اعداد و شمار کو تلاش کیا اور ان تصادم سے ہونے والی زوال پذیر مصنوعات کا مطالعہ کیا جن سے بی کوارک پیدا ہوئے تھے۔ ٹکرانے والے شہتیروں اور ایک ہی وقت میں پائے جانے والے چند دوسرے باہر جانے والے ذرات کے نسبت ہائی ٹرانسورس مومینٹا کے ساتھ تصادم کے لیے، بیریون سے میسن کا تناسب تقریباً الیکٹران-پوزیٹرون تجربات میں تناسب کے برابر تھا۔

مزید بیریون

تاہم، جیسا کہ ٹرانسورس مومینٹا گرا اور جیسے جیسے دوسرے ذرات کا بیک وقت پتہ چلا، بیریون کا تناسب آہستہ آہستہ میسن کے تناسب سے بڑھتا گیا۔ محققین نے یہ نتیجہ اخذ کیا، یہ اس بات کا واضح ثبوت تھا کہ ان تصادم میں بیریون پیدا کرنے کا ایک اور عمل کام کر رہا تھا۔ اس منظر نامے میں بی کوارک دوسرے کوارکوں سے گھرا ہوا ہے - لیکن یہ تیزی سے ناپسندیدہ ہو گیا کیونکہ پیدا ہونے والا کوارک دوسرے ذرات سے زیادہ الگ ہو گیا تھا۔ "آپ کو واقعی اس کی وضاحت کے لیے اتحاد کی ضرورت ہے،" ڈرہم کہتے ہیں، جو مزید کہتے ہیں، "میرے خیال میں ہم نے اسے یہاں بالکل واضح طور پر دکھایا ہے"۔

تھیوریسٹ کا کہنا ہے کہ "میں یقینی طور پر ڈیٹا کو قائل کرتا ہوں۔ رالف ریپ ٹیکساس کی A&M یونیورسٹی؛ "بہت چھوٹے نظاموں کے درمیان ایک رابطہ منقطع ہوا کرتا تھا – انتہائی الیکٹران – پوزیٹرون، جہاں آپ کے پاس صرف ایک کوارک – اینٹی کوارک جوڑا ہوتا ہے – اور بھاری آئن سسٹم جہاں آپ کے پاس ہزاروں کوارک ہوتے ہیں۔ جس طرح سے وہ واقعی اپنی بات بناتے ہیں وہ یہ ہے کہ منظم طریقے سے یہ دکھانا ہے کہ اثر کیسے جاتا ہے اور الیکٹران-پوزیٹرون کی حد کو ایک فنکشن کے طور پر بحال کرتا ہے کہ کتنے ہیڈرون کا مشاہدہ کیا جاتا ہے، جو ایک قابل مشاہدہ پیمائش ہے کہ کتنے کوارک اور اینٹی کوارک کے ساتھ مل کر رہنا ہے۔

تجربہ کار اینسلم ووسن نارتھ کیرولائنا میں ڈیوک یونیورسٹی کے اس بات سے اتفاق کرتے ہیں کہ یہ کام "بہت اچھا" ہے، لیکن نوٹ کرتا ہے کہ فرگمنٹیشن فریکشن کا حساب لگانے کے لیے استعمال ہونے والے بنیادی مفروضوں میں کوارکس کو الگ تھلگ کیا جانا شامل ہے، اس لیے یہ شاید حیرت کی بات نہیں ہے کہ وہ کم ٹرانسورس مومنٹا پر غلط نتائج دیتے ہیں۔ ایسا نہیں ہے. "یہ سب ماڈل ہیں،" وہ کہتے ہیں۔ "یہ بہت مشورہ ہے کہ اگر آپ کولیسنس ماڈل میں کچھ استعمال کرتے ہیں تو یہ کام کرتا ہے، لیکن اس کا مطلب یہ نہیں ہے کہ یہ 'سچ' ہے"

تحقیق میں بیان کیا گیا ہے۔ جسمانی جائزہ لینے کے خطوط.

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• پلیٹو ڈیٹا ڈاٹ نیٹ ورک ورٹیکل جنریٹو اے آئی۔ اپنے آپ کو بااختیار بنائیں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ای ایس جی۔ کاربن، کلین ٹیک، توانائی ، ماحولیات، شمسی، ویسٹ مینجمنٹ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ہیلتھ۔ بائیوٹیک اینڈ کلینیکل ٹرائلز انٹیلی جنس۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://physicsworld.com/a/evidence-for-quark-coalescence-found-in-lhc-collisions/