निसर्गाची पाचवी शक्ती युनिव्हर्सची सर्वात रहस्यमय विपुल गोष्ट समजावून सांगू शकते

जर्मनी आणि ऑस्ट्रेलियामधील संघांसह ईटीएच ज्यूरिच (ईडजेनस्चे टेक्निशे होचशुले झुरिच) मधील संशोधकांनी कॅल्शियम अणूंचा वापर करून काही आश्चर्यकारकपणे अचूक मोजमाप केले आहेत आणि परिणाम कदाचित सध्याच्या भौतिकशास्त्राचे स्पष्टीकरण देऊ शकतात त्या पलीकडे काहीतरी इशारा करू शकतात. ते अद्याप नवीन भौतिकशास्त्र सापडल्याचा दावा करीत नसले तरी त्यांचे कार्य आपल्या माहित असलेल्या गोष्टींच्या सीमांना धक्का देते आणि मानक मॉडेलच्या पलीकडे जाणा the ्या सिद्धांतांवरील मर्यादा कडक करते.

कण आणि शक्ती समजून घेण्यासाठी वैज्ञानिकांमध्ये मानक मॉडेल सर्वोत्कृष्ट फ्रेमवर्क आहे, परंतु हे डार्क मॅटर सारख्या सर्व गोष्टींचा समावेश करत नाही, जे विश्वाचे बहुतेक वस्तुमान बनवते. काही सिद्धांत असे सूचित करतात की तेथे पाचवे मूलभूत शक्ती असू शकते, शक्यतो नवीन कणांद्वारे चालविली जाते, जी इलेक्ट्रॉन आणि न्यूट्रॉन दरम्यान संवाद साधते. या कल्पनेची चाचणी घेण्यासाठी, संशोधकांनी कॅल्शियम आयनमध्ये आयसोटोप शिफ्ट नावाच्या अणु संक्रमणामधील लहान फरकांकडे पाहिले.

त्यांनी दोन विशिष्ट संक्रमणांवर लक्ष केंद्रित केले: सीए मध्ये ³p₀ → ³p₁ आणि ²s₁/₂ → ² ² ₅/ca सीए मध्ये. हे पाच स्थिर कॅल्शियम समस्थानिक (सीए, सीए, सीए, सीए, सीए आणि सीए) मध्ये मोजले गेले, ज्यात सर्व 20 प्रोटॉन आहेत परंतु वेगवेगळ्या न्यूट्रॉन आहेत. सब-हर्ट्ज अचूकतेसह या शिफ्टचे मोजमाप करणे लहान पराक्रम नाही. “आम्ही एकाच वेळी आयन ट्रॅपमध्ये दोन समस्थानिक अडकवले आणि एकत्र मोजले,” असे डॉक्टरेट विद्यार्थी लुका ह्युबर यांनी सांगितले. या हुशार सेटअपने आवाज रद्द करण्यास मदत केली आणि त्यांना 100 मिलिहेर्ट्ज पर्यंत वारंवारता फरक मोजण्याची परवानगी दिली.

दरम्यान, इतर संघांनी अत्यधिक चार्ज केलेल्या कॅल्शियम आयनमधील संक्रमण मोजून आणि 4 × 10⁻ पेक्षा कमी असलेल्या आश्चर्यकारकपणे लहान अनिश्चिततेसह अणु वस्तुमान गुणोत्तरांची गणना करून मदत केली. जेव्हा हा सर्व डेटा एकत्र केला गेला, तेव्हा संशोधकांनी किंग प्लॉट (केपी) म्हणतात. सामान्यत: जर सर्व काही ज्ञात भौतिकशास्त्राचे अनुसरण केले तर किंग प्लॉटमधील डेटा पॉइंट्स सुबकपणे उभे राहिले पाहिजेत. पण या प्रकरणात, त्यांनी तसे केले नाही.

“या किंग प्लॉट्सविषयी महत्त्वाची गोष्टः जर सर्व बिंदू सरळ रेषेवर पडले तर मोजलेल्या मूल्यांचे वर्णन ज्ञात अणु भौतिकशास्त्र प्रभावांद्वारे केले जाऊ शकते,” असे एथ झ्यूरिकच्या भौतिकशास्त्राचे प्राध्यापक डायना प्राडो लोप्स ऑड क्रेक यांनी सांगितले. परंतु डेटामध्ये एक स्पष्ट वक्र, एक नॉनलाइनरिटी दर्शविली गेली, ज्यात सुमारे 10³ σ चे महत्त्व आहे, जे यादृच्छिक संधीपर्यंतच्या पलीकडे आहे.

तर कथानकात हा बेंड कशामुळे होतो? कार्यसंघाने सविस्तर गणना चालविली आणि असे आढळले की मानक मॉडेलचा सर्वात मोठा ज्ञात प्रभाव, सेकंड-ऑर्डर मास शिफ्ट हे स्पष्ट करण्यासाठी पुरेसे नव्हते. केवळ उर्वरित ज्ञात घटक जो पुरेसा मजबूत असू शकतो तो म्हणजे अणु ध्रुवीकरण म्हणतात. जेव्हा आसपासच्या इलेक्ट्रॉनद्वारे अणूचे न्यूक्लियस किंचित विकृत होते. हे चांगले समजले नाही, परंतु तो गहाळ तुकडा असू शकतो.

जरी परिणाम नवीन भौतिकशास्त्राची पुष्टी करत नाहीत, तरीही ते शक्य असलेल्या गोष्टींवरील मर्यादा घट्ट करण्यात मदत करतात. टीमने त्यांच्या डेटाचा उपयोग काल्पनिक युकावा परस्परसंवादावर मर्यादा सुधारण्यासाठी, एक प्रकारचा शक्ती जो नवीन बोसोनद्वारे चालविला जाऊ शकतो. त्यांच्या मोजमापांमुळे 10 ईव्ही/सी आणि 10⁷ ईव्ही/सी दरम्यान बोसॉन जनतेची शक्यता कमी झाली.

संशोधक येथे थांबत नाहीत. ते आधीपासूनच कॅल्शियममधील तिसरे संक्रमण आणखी उच्च अचूकतेसह मोजण्याचे काम करीत आहेत. “आम्हाला आशा आहे की यामुळे आम्हाला सैद्धांतिक आव्हानांवर मात करण्यास आणि या नवीन शक्तीच्या शोधात आणखी प्रगती करण्यात मदत होईल,” ऑडे क्रेक म्हणाले.

अल्ट्रा-प्रीसीस आयन ट्रॅपिंग आणि वारंवारता विश्लेषण यासारख्या अत्याधुनिक मोजमाप तंत्रे आपल्याला विश्वाविषयी जे काही माहित आहेत त्या मर्यादेस कसे ढकलू शकतात याचे हे एक उत्तम उदाहरण आहे. जरी आपण कण भौतिकशास्त्रात खोलवर नसले तरीही, अणु-स्तरीय प्रयोग नवीन शक्ती आणि कण यासारख्या मोठ्या कल्पनांची चाचणी कशी करतात हे पाहणे आश्चर्यकारक आहे.

स्रोत: एथ ज्यूरिच, अमेरिकन भौतिक सोसायटी

हा लेख एआयच्या काही मदतीने तयार केला गेला आणि संपादकाने पुनरावलोकन केले. खाली कॉपीराइट कायदा 1976 चा कलम 107ही सामग्री बातम्यांच्या अहवालाच्या उद्देशाने वापरली जाते. वाजवी वापर हा कॉपीराइट कायद्याद्वारे परवानगी आहे जो अन्यथा उल्लंघन करणारा असू शकतो.