जिनेवा में सर्न के बड़े हैड्रॉन कोलाइडर (LHC) में हालिया शोध से पता चलता है कि हम अनदेखी भौतिकी के संकेतों के करीब पहुंच सकते हैं। अगर इन संकेतों की पुष्टि हो जाती है, तो ये स्टैंडर्ड मॉडल को उलट देंगे - वह सिद्धांत जो 50 वर्षों से कण भौतिकी पर हावी है। निष्कर्ष बताते हैं कि LHC में विशिष्ट उप-परमाणु कणों के व्यवहार का तरीका स्टैंडर्ड मॉडल से असहमत है।
मौलिक कण पदार्थ के सबसे बुनियादी निर्माण खंड हैं - उप-परमाणु कण जिन्हें छोटी इकाइयों में विभाजित नहीं किया जा सकता। चार मौलिक बल - गुरुत्वाकर्षण, विद्युत चुंबकत्व, दुर्बल बल और प्रबल बल - इन कणों के परस्पर क्रिया को नियंत्रित करते हैं। LHC एक विशाल कण त्वरक है जो फ्रांस-स्विट्जरलैंड सीमा के नीचे 27 किमी लंबी गोलाकार सुरंग में बनाया गया है। इसका मुख्य उद्देश्य स्टैंडर्ड मॉडल में दरारें ढूंढना है, जो मौलिक कणों और बलों की हमारी सबसे अच्छी समझ है, लेकिन यह गुरुत्वाकर्षण या डार्क मैटर की व्याख्या नहीं करता - अदृश्य, अमापित प्रकार का पदार्थ जो ब्रह्मांड का लगभग 25% बनाता है।
LHC में, विपरीत दिशाओं में यात्रा करने वाले प्रोटॉन कणों के बीम को टकराया जाता है, ताकि अनदेखी भौतिकी के संकेतों का पता लगाया जा सके। नए परिणाम LHCb से आए हैं, जो बड़े हैड्रॉन कोलाइडर का एक प्रयोग है जहां इन टकरावों का विश्लेषण किया जाता है। परिणाम B मेसॉन नामक उप-परमाणु कणों के क्षय - एक प्रकार का रूपांतरण - के अध्ययन से आया है। हमने जांच की कि ये B मेसॉन अन्य कणों में कैसे क्षय होते हैं, और पाया कि ऐसा होने का विशेष तरीका स्टैंडर्ड मॉडल की भविष्यवाणियों से असहमत है।
स्टैंडर्ड मॉडल 20वीं सदी की भौतिकी में दो सबसे परिवर्तनकारी प्रगति पर बना है: क्वांटम यांत्रिकी और आइंस्टीन की विशेष सापेक्षता। भौतिक विज्ञानी LHC जैसी सुविधाओं पर किए गए मापों की तुलना स्टैंडर्ड मॉडल पर आधारित भविष्यवाणियों से करके सिद्धांत का कठोर परीक्षण कर सकते हैं। इस तथ्य के बावजूद कि हम जानते हैं कि स्टैंडर्ड मॉडल अधूरा है, 50 से अधिक वर्षों के बढ़ते कठोर परीक्षण में, कण भौतिक विज्ञानियों को अभी तक सिद्धांत में कोई दरार नहीं मिली है - यानी, संभावित रूप से, अब तक।
हमारा माप, जिसे फिजिकल रिव्यू लेटर्स में प्रकाशन के लिए स्वीकार किया गया है, स्टैंडर्ड मॉडल की अपेक्षाओं से चार मानक विचलनों का तनाव दिखाता है। वास्तविक दुनिया के संदर्भ में, इसका मतलब है कि प्रयोगात्मक परिणामों और सिद्धांत भविष्यवाणियों से अनिश्चितताओं पर विचार करने के बाद, केवल 16,000 में एक मौका है कि डेटा में इतना चरम यादृच्छिक उतार-चढ़ाव होगा यदि स्टैंडर्ड मॉडल सही है। हालांकि यह विज्ञान के स्वर्ण मानक - जिसे पांच सिग्मा या पांच मानक विचलन (लगभग 1.7 मिलियन में एक मौका) के रूप में जाना जाता है - से कम है, सबूत जमा होने लगे हैं।
इस सम्मोहक कथा में एक स्वतंत्र LHC प्रयोग, CMS के परिणाम भी जुड़ते हैं, जो 2025 की शुरुआत में प्रकाशित हुए थे। हालांकि CMS के परिणाम LHCb जितने सटीक नहीं हैं, वे अच्छी तरह सहमत हैं, जिससे मामला मजबूत होता है। हमारे नए परिणाम एक विशेष प्रकार की प्रक्रिया के अध्ययन में पाए गए हैं, जिसे इलेक्ट्रोवीक पेंगुइन क्षय के रूप में जाना जाता है। शब्द "पेंगुइन" अल्पकालिक कणों के एक विशिष्ट प्रकार के क्षय (रूपांतरण) को संदर्भित करता है। इस मामले में, हम अध्ययन करते हैं कि B मेसॉन चार अन्य उप-परमाणु कणों - एक काओन, एक पियॉन और दो म्यूऑन - में कैसे क्षय होता है। कुछ कल्पना के साथ, कोई शामिल कणों की व्यवस्था को पेंगुइन जैसा दिखने की कल्पना कर सकता है। महत्वपूर्ण बात यह है कि इस क्षय के माप हमें यह अध्ययन करने देते हैं कि एक प्रकार का मौलिक कण, ब्यूटी क्वार्क, दूसरे, स्ट्रेंज क्वार्क में कैसे बदल सकता है।
यह पेंगुइन क्षय स्टैंडर्ड मॉडल में अविश्वसनीय रूप से दुर्लभ है: प्रति मिलियन B मेसॉन में से केवल एक इस तरह से क्षय होगा। हमने उन कोणों और ऊर्जाओं का सावधानीपूर्वक विश्लेषण किया है जिन पर ये कण क्षय में उत्पन्न होते हैं, और सटीक रूप से निर्धारित किया है कि यह प्रक्रिया कितनी बार होती है। हमने पाया कि इन मात्राओं के हमारे माप स्टैंडर्ड मॉडल की भविष्यवाणियों से असहमत हैं।
इस तरह के क्षयों की सटीक जांच LHCb प्रयोग के प्राथमिक लक्ष्यों में से एक है, और तब से ऐसा ही है।