CERN ALICE प्रयोग में ड्यूटेरॉन निर्माण के रहस्य का अनावरण

CERN के लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर (LHC) पर चल रहे ALICE प्रयोग में वैज्ञानिकों के एक अंतर्राष्ट्रीय समूह ने एक महत्वपूर्ण वैज्ञानिक उपलब्धि हासिल की है, जिसने हल्के परमाण्विक नाभिकों, जैसे कि ड्यूटेरॉन और एंटीड्यूटेरॉन, के निर्माण की प्रक्रिया के रहस्य को उजागर किया है। म्यूनिख के टेक्निकल यूनिवर्सिटी (TUM) के शोधकर्ताओं के नेतृत्व में यह खोज कण भौतिकी में एक लंबे समय से चली आ रही पहेली का समाधान प्रस्तुत करती है, जिसके परिणाम दिसंबर 2025 में प्रतिष्ठित पत्रिका नेचर में प्रकाशित हुए।

यह अध्ययन स्पष्ट करता है कि ये नाजुक नाभिक ब्रह्मांड के प्रारंभिक क्षणों के समान अत्यधिक उच्च तापमान और घनत्व वाले टकरावों में कैसे जीवित रहते हैं, जो सूर्य के केंद्र से 100,000 गुना अधिक गर्म होते हैं। शोध के निष्कर्ष बताते हैं कि ड्यूटेरॉन (एक प्रोटॉन और एक न्यूट्रॉन से बना) के निर्माण के लिए आवश्यक घटक सीधे टकराव की शुरुआत में मौजूद नहीं होते हैं। इसके बजाय, वे अल्पकालिक, उच्च-ऊर्जा कण अवस्थाओं के क्षय से उत्पन्न होते हैं, जिन्हें रेजोनेंस कहा जाता है, विशेष रूप से $\Delta(1232)$ रेजोनेंस। ये नवगठित प्रोटॉन और न्यूट्रॉन फिर टकराव प्रणाली के ठंडा होने के दौरान अंतिम-अवस्था नाभिकीय संलयन (final-state nuclear fusion) के माध्यम से संयोजित होते हैं।

ALICE प्रयोग के सटीक मापों से पता चला है कि देखे गए लगभग 90 प्रतिशत (एंटी)ड्यूटेरॉन इसी रेजोनेंस-क्षय मार्ग के माध्यम से बनते हैं। TUM में शोधकर्ता और ORIGINS क्लस्टर ऑफ एक्सीलेंस की सदस्य प्रोफेसर लौरा फैबिएटी ने इस बात पर जोर दिया कि ये माप पुष्टि करते हैं कि हल्के नाभिक प्रारंभिक गर्म चरण के दौरान नहीं, बल्कि 'कुछ हद तक ठंडी और शांत' परिस्थितियों में बनते हैं। यह कार्य मौलिक 'प्रबल अन्योन्यक्रिया' (strong interaction) की समझ को महत्वपूर्ण रूप से आगे बढ़ाता है, जो परमाण्विक नाभिकों को एक साथ बांधने वाला मूलभूत बल है।

इस शोध में, ALICE सहयोग ने 'फेम्टोस्कोपी' नामक एक नवीन विश्लेषण तकनीक का उपयोग किया, जिसमें टकराव में उत्पन्न कणों के जोड़े के बीच संवेग सहसंबंधों को मापा जाता है, जिससे कणों के उत्सर्जन स्रोत और उनकी परस्पर क्रिया के बारे में विवरण प्राप्त होता है। डॉ. मैक्सिमिलियन महलेन ने उल्लेख किया कि इस शोध के व्यापक निहितार्थ हैं, विशेष रूप से खगोल भौतिकी (astrophysics) के क्षेत्र में, जहां ब्रह्मांडीय किरण डेटा की व्याख्या की जाती है। इन निष्कर्षों पर आधारित बेहतर मॉडल संभावित रूप से रहस्यमय डार्क मैटर की प्रकृति में नई अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकते हैं, क्योंकि हल्के नाभिक ब्रह्मांड में भी बनते हैं।

यह खोज जर्मन अनुसंधान फाउंडेशन (DFG) द्वारा वित्त पोषित ORIGINS क्लस्टर ऑफ एक्सीलेंस के दूसरे वित्त पोषण चरण की हालिया मंजूरी (मई 2025) के संदर्भ में आती है, जो ब्रह्मांड की उत्पत्ति से लेकर जीवन के निर्माण खंडों तक की जांच करता है। इसके अतिरिक्त, प्रोफेसर फैबिएटी और प्रोफेसर लुकास हेनरिक को अप्रैल 2025 में उनके सहयोगी कार्य के लिए मौलिक भौतिकी में 2025 ब्रेकथ्रू पुरस्कार से सम्मानित किया गया था, जो CERN में LHC पर ALICE और ATLAS परियोजनाओं में उनके योगदान को मान्यता देता है।

CERN, जो जिनेवा के पास स्विट्जरलैंड और फ्रांस की सीमा पर स्थित है, LHC की मेजबानी करता है, जो उच्च-ऊर्जा प्रोटॉन-प्रोटॉन टकरावों के माध्यम से ब्रह्मांड के सबसे शुरुआती पलों की स्थितियों का पुनर्निर्माण करता है। ALICE डिटेक्टर विशेष रूप से इन हिंसक घटनाओं में उत्पन्न कणों को ट्रैक करके प्रबल अन्योन्यक्रिया का अध्ययन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो मूलभूत भौतिकी की सीमाओं को अभूतपूर्व स्तर तक आगे बढ़ाता है। यह स्पष्टीकरण, जो $\Delta(1232)$ जैसे रेजोनेंस के क्षय को ड्यूटेरॉन निर्माण से जोड़ता है, सैद्धांतिक मॉडलों के लिए आवश्यक इनपुट प्रदान करता है और ब्रह्मांड के मूलभूत नियमों को समझने में एक महत्वपूर्ण कदम है।