कैल्शियम समस्थानिकों में पांचवें बल के संभावित संकेत: भौतिकी में नई दिशा

ब्रह्मांड को नियंत्रित करने वाली चार स्थापित मौलिक अंतःक्रियाओं में से एक, गुरुत्वाकर्षण, स्थलीय वस्तुओं को बांधे रखती है, फिर भी कण भौतिकी का मानक मॉडल अधूरा बना हुआ है, जो विशेष रूप से डार्क मैटर का हिसाब देने में विफल रहता है। इस अंतर्निहित अपूर्णता ने भौतिकी की खोज को प्रेरित किया है, जिसमें एक पांचवें मौलिक बल की संभावित उपस्थिति भी शामिल है, जिसके लिए हाल के अंतर्राष्ट्रीय अनुसंधान ने सम्मोहक, हालांकि प्रारंभिक, साक्ष्य प्रदान किए हैं।

यह जांच, जो 2025 में प्रतिष्ठित जर्नल फिजिकल रिव्यू लेटर्स में प्रकाशित हुई थी, विभिन्न कैल्शियम समस्थानिकों के भीतर परमाणु संक्रमणों के सटीक माप पर केंद्रित थी। इस प्रक्रिया में इलेक्ट्रॉन उत्तेजना शामिल थी जो उच्च कक्षाओं में जाती है और फिर जमीनी अवस्था में लौटने पर ऊर्जा का उत्सर्जन करती है। ये विशिष्ट इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण की प्रकृति परमाणु नाभिक की संरचना से गहराई से जुड़ी हुई है, विशेष रूप से विभिन्न समस्थानिकों में न्यूट्रॉन की बदलती संख्या से। मानक मॉडल यह निर्धारित करता है कि जब कैल्शियम समस्थानिकों - विशेष रूप से Ca-40, Ca-42, Ca-44, Ca-46, और Ca-48 - के लिए संक्रमण बदलावों को किंग प्लॉट नामक आरेख पर प्लॉट किया जाता है, तो उन्हें एक सख्ती से रैखिक सहसंबंध प्रदर्शित करना चाहिए।

शोधकर्ताओं ने सावधानीपूर्वक पांच समस्थानिकों में इन बदलावों को मापा, जहां न्यूट्रॉन गणना 20 से 28 तक थी, और अपेक्षित सीधी रेखा संबंध से एक विशिष्ट, सूक्ष्म गैर-रैखिक विचलन देखा। यह विचलन, हालांकि ज्ञात है, फिर भी अनमॉडल्ड परमाणु प्रभावों के कारण हो सकता है, भौतिकविदों द्वारा इसे इलेक्ट्रॉनों और न्यूट्रॉन के बीच कार्य करने वाले एक कमजोर, अतिरिक्त बल के पक्ष में पहले मूर्त संकेत के रूप में व्याख्यायित किया जाता है। इस परिकल्पित अंतःक्रिया के लिए एक मध्यस्थ कण की आवश्यकता होगी, जिसे युकावा कण या बोसोन के रूप में सिद्धांतित किया गया है, जो बल का वहन करता है। 2025 के अध्ययन ने सफलतापूर्वक इस काल्पनिक वाहक कण के संभावित द्रव्यमान और तीव्रता पर अब तक के सबसे कड़े अवरोध स्थापित किए, इसके द्रव्यमान का अनुमान लगभग 10 से 10 मिलियन इलेक्ट्रॉनवोल्ट (eV/c²) की सीमा के भीतर लगाया गया।

यह महत्वपूर्ण कार्य जर्मनी, स्विट्जरलैंड और ऑस्ट्रेलिया के वैज्ञानिकों के एक अंतर्राष्ट्रीय संघ द्वारा किया गया था। उदाहरण के लिए, ईटीएच ज्यूरिख में शोधकर्ताओं ने महत्वपूर्ण भूमिका निभाई, आयन ट्रैप में दो समस्थानिकों को एक साथ फंसाकर, पिछले मापों को सौ के कारक से पार करते हुए, 100 मिलीहर्ट्ज़ की ऊर्जा स्तर बदलाव सटीकता प्राप्त की। प्रोफेसर एमेरिटस जोस-फिलिप पेरेज़, जो पॉल सबैटियर विश्वविद्यालय, टूलूज़ और आईआरएपी-सीएनआरएस में शोधकर्ता हैं, ने पहले मौलिक बलों जैसे गुरुत्वाकर्षण पर विशेषज्ञ टिप्पणी दी है।

इस अवलोकन के समानांतर, कण भौतिकी में एक अन्य प्रमुख क्षेत्र, म्यूऑन जी-2 प्रयोग, ने मानक मॉडल की मजबूती का परीक्षण किया है। फर्मी नेशनल एक्सेलेरेटर लेबोरेटरी (फर्मीलैब) में म्यूऑन जी-2 सहयोग ने 3 जून, 2025 को अपने अंतिम परिणाम जारी किए, जो 2021 और 2023 के निष्कर्षों की पुष्टि करते हैं लेकिन 127 भागों-प्रति-अरब की अभूतपूर्व सटीकता के साथ, जो मूल डिजाइन लक्ष्य से बेहतर है। जबकि म्यूऑन जी-2 प्रयोग ने मानक मॉडल की पुष्टि की है, कैल्शियम समस्थानिक विश्लेषण परमाणु पैमाने पर नई भौतिकी की जांच के लिए एक उपन्यास मार्ग प्रदान करता है।

एक प्रत्यक्ष अनुवर्ती कार्रवाई के रूप में, अंतर्राष्ट्रीय टीम वर्तमान में 2026 की शुरुआत में कैल्शियम समस्थानिकों के भीतर एक तीसरे विशिष्ट ऊर्जा संक्रमण को मापकर अपनी खोज को परिष्कृत कर रही है। यह अतिरिक्त डेटा बिंदु किंग प्लॉट का एक त्रि-आयामी प्रतिनिधित्व बनाने का इरादा रखता है, जो मानक मॉडल से परे नई भौतिकी की ओर इशारा करने वाले देखे गए संकेतों की निश्चित रूप से पुष्टि या खंडन करने के लिए एक महत्वपूर्ण कदम है। शोधकर्ताओं ने यह भी नोट किया है कि गैर-रैखिकता पूरी तरह से अपेक्षित सबसे बड़े उच्च-क्रम मानक मॉडल प्रभाव, दूसरे-क्रम द्रव्यमान बदलाव, द्वारा हिसाब नहीं की जा सकती है, और परमाणु ध्रुवीकरण को एकमात्र शेष मानक मॉडल योगदान के रूप में पहचानता है जो इसे समझाने के लिए पर्याप्त बड़ा हो सकता है।