बड़े हैड्रॉन कोलाइडर 10: यहां बताया गया है कि एवर की तुलना में अधिक महत्वपूर्ण क्यों है

दस साल! लार्ज हैड्रोन कोलाइडर (LHC) के लिए परिचालन शुरू होने के दस साल बाद, अब तक की सबसे जटिल मशीनों में से एक। एलएचसी दुनिया का सबसे बड़ा कण त्वरक है, जो 17 मील की परिधि के साथ फ्रेंच और स्विस ग्रामीण इलाकों में 100 मीटर की दूरी पर दफन है।

10 सितंबर, 2008 को, प्रोटॉन, एक हाइड्रोजन परमाणु का केंद्र, पहली बार LHC त्वरक के आसपास परिचालित किया गया था।हालांकि, उत्साह अल्पकालिक था क्योंकि 22 सितंबर को एक ऐसी घटना घटी जिसने एलएचसी के 50 से अधिक 6,000 मैग्नेट को नुकसान पहुंचाया - जो प्रोटॉन को अपने परिपत्र पथ पर यात्रा करने के लिए महत्वपूर्ण हैं। मरम्मत में एक वर्ष से अधिक समय लगा, लेकिन मार्च 2010 में एलएचसी ने प्रोटॉन से टकराना शुरू कर दिया। एलएचसी सर्न का मुकुट रत्न है, यूरोपीय कण भौतिकी प्रयोगशाला है जिसे द्वितीय विश्व युद्ध के बाद युद्धग्रस्त यूरोप में विज्ञान के पुनर्मिलन और पुनर्निर्माण के एक तरीके के रूप में स्थापित किया गया था। अब छह महाद्वीपों और 100 देशों के वैज्ञानिक वहां प्रयोग करते हैं।

आप सोच रहे होंगे कि LHC क्या करता है और यह एक बड़ी बात क्यों है। शानदार सवाल। एलएचसी एक प्रयोगशाला में प्राप्त उच्चतम ऊर्जाओं पर एक साथ प्रोटॉन के दो बीमों को टकराता है। 17 मील की रिंग के आसपास स्थित छह प्रयोग इन टकरावों के परिणामों का अध्ययन भूमिगत गुफाओं में निर्मित विशाल डिटेक्टरों के साथ करते हैं। यह क्या है, लेकिन क्यों? लक्ष्य ब्रह्मांड के सबसे बुनियादी इमारत ब्लॉकों की प्रकृति को समझना है और वे एक-दूसरे के साथ कैसे बातचीत करते हैं। यह सबसे बुनियादी विज्ञान है।

एलएचसी ने निराश नहीं किया है। एलएचसी के साथ की गई खोजों में से एक में लंबे समय के बाद हिग्स बोसोन शामिल है, जिसकी भविष्यवाणी 1964 में वैज्ञानिकों ने प्रकृति की दो मूलभूत शक्तियों के सिद्धांतों को संयोजित करने के लिए की थी।

मैं छह एलएचसी प्रयोगों में से एक पर काम करता हूं - कॉम्पैक्ट म्यून सोलेनॉइड प्रयोग जिसे हिग्स बोसोन की खोज करने और पहले अज्ञात कणों या बलों के संकेतों की खोज करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। मेरी संस्था, फ्लोरिडा स्टेट यूनिवर्सिटी, 1994 में कॉम्पैक्ट मुअन सोलेनॉइड सहयोग में शामिल हो गई जब मैं एक दूसरे स्कूल में एक युवा स्नातक छात्र था जो एक अलग प्रयोगशाला में एक अलग प्रयोग पर काम कर रहा था। एलएचसी के लिए योजना 1984 की है। एलएचसी का निर्माण मुश्किल और महंगा था - 10 बिलियन यूरो - और फल आने में 24 साल लग गए। अब हम 10 साल मना रहे हैं जब से एलएचसी का संचालन शुरू हुआ।

LHC से खोजें

LHC से आने वाली सबसे महत्वपूर्ण खोज 4 जुलाई, 2012 को हिग्स बोसॉन की खोज है। यह घोषणा CERN में की गई और दुनिया भर के दर्शकों को मोहित कर दिया गया। वास्तव में, मेरी पत्नी और मैंने इसे हमारे रहने वाले कमरे में बड़े स्क्रीन टीवी पर वेबकास्ट के माध्यम से देखा। चूंकि घोषणा 3 बजे फ्लोरिडा के समय की थी, हम बाद में जश्न मनाने के लिए IHOP में पेनकेक्स के लिए गए।

हिग्स बोसोन कण भौतिकी के मानक मॉडल को हम जो कहते हैं उसका अंतिम शेष टुकड़ा था। यह सिद्धांत सभी ज्ञात मूलभूत कणों को कवर करता है - उनमें से 17 - और चार बलों में से तीन जिनके माध्यम से वे बातचीत करते हैं, हालांकि गुरुत्वाकर्षण अभी तक शामिल नहीं है। मानक मॉडल एक अविश्वसनीय रूप से अच्छी तरह से परीक्षण किया गया सिद्धांत है। हिग्स बोसोन की भविष्यवाणी करने वाले मानक मॉडल का हिस्सा विकसित करने वाले छह वैज्ञानिकों में से दो ने 2013 में नोबेल पुरस्कार जीता था।

मुझसे अक्सर पूछा जाता है, अगर हम पहले से ही हिग्स बोसॉन की खोज कर रहे हैं, तो हम प्रोटॉन को एक साथ तोड़कर, प्रयोगों को चलाना क्यों जारी रखते हैं? क्या हमने नहीं किया? खैर, अभी बहुत कुछ समझा जाना बाकी है। ऐसे कई सवाल हैं जिनका मानक मॉडल जवाब नहीं देता है। उदाहरण के लिए, ब्रह्मांड में आकाशगंगाओं और अन्य बड़े पैमाने पर संरचनाओं के अध्ययन से संकेत मिलता है कि हम निरीक्षण करते हैं वहां बहुत अधिक मामला है। जब से हम इसे नहीं देख सकते हैं, हम इस काले पदार्थ को कहते हैं। तिथि करने के लिए सबसे आम स्पष्टीकरण यह है कि अंधेरे पदार्थ एक अज्ञात कण से बना है। भौतिकविदों को उम्मीद है कि LHC इस रहस्य कण का उत्पादन करने और इसका अध्ययन करने में सक्षम हो सकता है। यह एक अद्भुत खोज होगी।

अभी पिछले हफ्ते, एटलस और कॉम्पैक्ट मुअन सोलेनोइड सहयोग ने हिग्स बोसोन के पहले अवलोकन की घोषणा की, या नीचे के क्वार्कों में तोड़कर अलग कर दिया। हिग्स बोसोन कई अलग-अलग तरीकों से तय होता है - कुछ दुर्लभ, कुछ सामान्य। मानक मॉडल इस बारे में पूर्वानुमान लगाता है कि प्रत्येक प्रकार का क्षय कितनी बार होता है। मॉडल का पूरी तरह से परीक्षण करने के लिए, हमें सभी अनुमानित डिक्रियों का निरीक्षण करना होगा। हमारा हालिया अवलोकन मानक मॉडल के साथ समझौता है - एक और सफलता।

अधिक प्रश्न, अधिक उत्तर आने के लिए

ब्रह्मांड में बहुत सारी अन्य पहेलियां हैं और हमें इस तरह की घटनाओं को समझाने के लिए भौतिकी के नए सिद्धांतों की आवश्यकता हो सकती है - जैसे कि मामला / एंटी-असिमेट्री यह समझाने के लिए कि ब्रह्मांड में एंटी-मैटर की तुलना में अधिक मामला क्यों है, या समझने के लिए पदानुक्रम समस्या क्यों गुरुत्वाकर्षण अन्य बलों की तुलना में बहुत कमजोर है।

लेकिन मेरे लिए, नए, अस्पष्टीकृत डेटा की खोज महत्वपूर्ण है क्योंकि हर बार जब भौतिकविदों को लगता है कि हमारे पास यह सब पता चल गया है, प्रकृति एक आश्चर्य प्रदान करती है जो हमारी दुनिया की गहरी समझ का कारण बनती है।

एलएचसी कण भौतिकी के मानक मॉडल का परीक्षण करना जारी रखता है। जब सिद्धांत डेटा से मेल खाता है, तो वैज्ञानिकों को पसंद है लेकिन हम आमतौर पर अधिक सीखते हैं जब वे नहीं करते। इसका मतलब है कि हम पूरी तरह से नहीं समझ पा रहे हैं कि क्या हो रहा है। और हम में से कई लोगों के लिए, एलएचसी का भविष्य का लक्ष्य है: किसी ऐसी चीज़ का सबूत खोजना, जिसे हम नहीं समझते हैं। हजारों सिद्धांत हैं जो नए भौतिकी की भविष्यवाणी करते हैं जो हमने नहीं देखा है। कौन से सही हैं? हमें यह जानने के लिए एक खोज की आवश्यकता है कि क्या कोई सही है।

CERN की योजना LHC संचालन को लंबे समय तक जारी रखने की है। हम त्वरक और डिटेक्टरों के उन्नयन की योजना बना रहे हैं ताकि इसे 2035 तक चलने दिया जा सके। यह स्पष्ट नहीं है कि कौन पहले, मुझे या एलएचसी को रिटायर करेगा। दस साल पहले, हम उत्सुकता से प्रोटॉन के पहले बीम का इंतजार कर रहे थे। अब हम डेटा के एक धन का अध्ययन करने में व्यस्त हैं और एक आश्चर्य की उम्मीद करते हैं जो हमें एक नया रास्ता देता है। यहाँ अगले 20 वर्षों के लिए तत्पर है।

यह लेख मूल रूप से टॉड एडम्स द्वारा वार्तालाप पर प्रकाशित किया गया था। मूल लेख यहां पढ़ें।