दशकों से, भौतिक विज्ञानी अपने उप-परमाणु कणों के बढ़ते संग्रह को सावधानीपूर्वक व्यवस्थित कर रहे हैं, केवल यह देखने के लिए कि कुछ नए आगंतुक निर्धारित बक्सों में सफाई से बैठने से इनकार कर देते हैं। अमेरिकी ऊर्जा विभाग के थॉमस जेफरसन नेशनल एक्सेलेरेटर सुविधा के शोधकर्ताओं ने अब दो अप्रत्याशित संरचनाओं के प्रमाण पाए हैं जो कुछ अराजकता को सुलझाने में मदद कर सकते हैं।
संकेत XYZ अवस्थाओं पर प्रकाश डाल सकते हैं - वस्तुओं का एक हैरान करने वाला समूह जो क्वार्क से बने कणों की पारंपरिक तस्वीर में फिट नहीं बैठता, जो पदार्थ के मूलभूत निर्माण खंड हैं। पहली बार, जेफरसन लैब के शोधकर्ताओं ने ऐसे दो संकेतों का पता लगाया जब उच्च-ऊर्जा फोटॉनों की एक किरण प्रोटॉन लक्ष्य से टकराई।
निष्कर्ष जेफरसन लैब के प्रायोगिक हॉल डी में ग्लूओनिक एक्साइटेशन (ग्लूएक्स) सहयोग से आए हैं और हाल ही में फिजिकल रिव्यू लेटर्स में प्रकाशित हुए हैं। परिणाम वैज्ञानिकों को यह समझने में मदद कर सकते हैं कि प्रकृति की मूलभूत शक्तियों में से एक पदार्थ के निर्माण में कैसे योगदान करती है।
"हम फोटॉन बीम के साथ एक पुष्ट XYZ उम्मीदवार की खोज में गए थे, लेकिन इसके बजाय दो अन्य संरचनाएं मिलीं," जेफरसन लैब के एक स्टाफ वैज्ञानिक माल्टे अल्ब्रेक्ट ने कहा। "यह नई जानकारी है।" अनुवाद: उन्होंने एक विदेशी कण का लक्ष्य रखा और गलती से दो और खोज लिए, जो या तो एक बड़ी जीत है या एक ब्रह्मांडीय मजाक।
1950 के दशक से, उच्च-ऊर्जा टकराव प्रयोगों ने हैड्रॉन नामक उप-परमाणु कणों का एक वास्तविक चिड़ियाघर उजागर किया है, जो दो या अधिक क्वार्क से बने मिश्रित कण होते हैं जो मजबूत परमाणु बल द्वारा एक साथ बंधे होते हैं। परिचित उदाहरणों में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन शामिल हैं, जिनमें से प्रत्येक में तीन क्वार्क होते हैं (हालांकि वे बहुत पहले ज्ञात थे)। नए लोगों में मेसॉन नामक अल्पकालिक कण शामिल थे, आमतौर पर एक क्वार्क अपने एंटीमैटर समकक्ष, एंटीक्वार्क के साथ जोड़ा जाता है।
1964 में, भौतिकविदों ने इन बाध्य अवस्थाओं पर आदेश लगाने के लिए क्वार्क मॉडल पेश किया। शुरुआती संस्करण में तीन क्वार्क "स्वाद" थे: ऊपर, नीचे और अजीब। ऊपर और नीचे क्वार्क, उदाहरण के लिए, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन बनाते हैं; ऊपर, नीचे और अजीब तीन सबसे हल्के क्वार्क प्रकार हैं। फिर, 1974 में, भारी आकर्षण क्वार्क दिखाई दिया और काम में एक रिंच फेंक दिया - लेकिन उस ढांचे को बनाने में भी मदद की जो मानक मॉडल बन गया, प्राथमिक कणों और मूलभूत बलों का वर्णन करने वाला व्यापक सिद्धांत, जबकि हैड्रोनिक संरचनाओं के ज्ञात स्पेक्ट्रम का विस्तार किया।
जैसे-जैसे त्वरक अधिक शक्तिशाली और डिटेक्टर अधिक संवेदनशील होते गए, शोधकर्ताओं ने सूक्ष्म प्रक्रियाओं को देखना शुरू किया। 2000 के बाद, प्रयोगों ने क्वांटम गुणों वाले हैड्रॉन को प्रकट करना शुरू कर दिया जो मूल क्वार्क मॉडल में फिट नहीं थे। खोजें इतनी तेज़ी से जमा हुईं कि भौतिकविदों ने इनमें से कई खराब समझे जाने वाले कणों पर XYZ अवस्थाओं का लेबल लगा दिया।
"हम यहां एक नए युग में हैं, लगभग 70 साल पहले के समान," जर्मनी के जीएसआई हेल्महोल्ट्ज़ सेंटर फॉर हैवी आयन रिसर्च और गोएथे यूनिवर्सिटी फ्रैंकफर्ट से जेफरसन लैब के सहयोगी फ्रैंक नेरलिंग ने कहा। "पहले, हैड्रॉन का एक चिड़ियाघर खोजा गया था। अब, हम तथाकथित विदेशी राज्यों के एक चिड़ियाघर का सामना कर रहे हैं।"
एक आकर्षण क्वार्क और उसके एंटीचार्म साथी वाले हैड्रॉन चार्मोनियम नामक द्रव्यमान क्षेत्र पर कब्जा कर लेते हैं; अजीब और एंटी-अजीब क्वार्क वाले कण स्ट्रेंजोनियम को आबाद करते हैं। कई XYZ राज्य इन क्षेत्रों में देखे गए हैं। 2006 में, डीओई के एसएलएसी नेशनल एक्सेलेरेटर प्रयोगशाला में बाबर प्रयोग के शोधकर्ताओं ने लगभग 2.16 बिलियन इलेक्ट्रॉन वोल्ट (2.16 GeV) के द्रव्यमान के साथ एक संभावित स्ट्रेंजोनियम स्थिति की सूचना दी, इसे Y(2175) नामित किया। बाबर ने इलेक्ट्रॉनों और पॉज़िट्रॉन (ई+ई- विनाश) को टकराकर Y(2175) बनाया। Y(2175) ने क्वांटम व्यवहार दिखाया जो सादे क्वार्क-एंटीक्वार्क जोड़ी के रूप में समझाना मुश्किल हो सकता है - यह दो अजीब क्वार्क और उत्तेजित ग्लून्स (मजबूत-बल वाहक) से जुड़ी एक संकर अवस्था हो सकती है, एक चार-क्वार्क टेट्राक्वार्क, या अन्य मिश्रित कणों का एक अणु जैसा संयोजन।
बाद में इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन कोलाइडर प्रयोगों (चीन में बीईएस, जापान में बेले) ने Y(2175) की पुष्टि की, लेकिन अब तक यह ई+ई- विनाश के अलावा किसी अन्य प्रक्रिया के माध्यम से नहीं देखा गया था। "चुनौती यह है कि आपके पास कई मे