वैज्ञानिकों ने लेड आयन टकरावों में क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा के तरल व्यवहार की पुष्टि की

यूरोपीय संगठन फॉर न्यूक्लियर रिसर्च (CERN) के वैज्ञानिकों ने एक महत्वपूर्ण निष्कर्ष की पुष्टि की है जो ब्रह्मांड के प्रारंभिक क्षणों की हमारी समझ को गहरा करता है: क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा (QGP) एक अत्यंत सुसंगत तरल के रूप में व्यवहार करता है। यह आदिम 'सूप' बिग बैंग के तुरंत बाद अस्तित्व में था, और यह शोध इस लंबे समय से चली आ रही भौतिकी बहस को समाप्त करता है कि क्या यह पदार्थ की अवस्था विक्षोभ पर प्रतिक्रिया करती है या नहीं।

प्रयोगों में भारी लेड आयनों को लगभग प्रकाश की गति से टकराया गया, जिससे जेनेवा, स्विट्जरलैंड के पास स्थित 27 किलोमीटर लंबी लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर (LHC) में ब्रह्मांड की चरम प्रारंभिक स्थितियों का पुनर्निर्माण हुआ। यह पुष्टि करती है कि QGP, जो ब्रह्मांड के पहले माइक्रोसेकंड में मौजूद था, एक अविश्वसनीय रूप से सघन द्रव के रूप में कार्य करता है, जो यादृच्छिक रूप से बिखरे हुए कणों के बजाय सुचारू रूप से प्रवाहित होता है। इस निर्णायक निष्कर्ष का नेतृत्व मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (MIT) के प्रोफेसर येन-जी ली की अनुसंधान टीम ने किया, जो प्रयोगों में शामिल प्रमुख संस्थानों में से एक थे।

शोधकर्ताओं ने उन घटनाओं की जांच की जहां तेज गति से चलने वाले क्वार्क QGP से गुजरते थे, जिससे पानी में नाव द्वारा छोड़ी गई लहरों के समान मापने योग्य 'जाग' (wakes) उत्पन्न होते थे। यह अवलोकन इस बात का पहला ठोस प्रमाण प्रदान करता है कि QGP, जिसे ब्रह्मांड का सबसे पहला और सबसे गर्म तरल माना जाता है, वास्तव में एक तरल की तरह व्यवहार करता है, जिसमें आंतरिक घर्षण बहुत कम होता है, जैसा कि सिद्धांत सुझाते थे। प्रोफेसर ली ने निष्कर्ष निकाला कि प्लाज्मा इतना सघन है कि यह एक क्वार्क को धीमा कर सकता है और तरल की तरह छीटें और भंवर पैदा कर सकता है, जो इसे एक आदिम सूप के रूप में स्थापित करता है।

इस महत्वपूर्ण विश्लेषण के लिए, शोधकर्ताओं ने एक परिष्कृत पद्धति का उपयोग किया, जिसमें लगभग 13 अरब टकरावों से लगभग 2,000 घटनाओं को अलग किया गया। उन्होंने एक तटस्थ Z बोसोन के सापेक्ष गतिमान क्वार्क की घटनाओं की तलाश की, क्योंकि Z बोसोन माध्यम के साथ लगभग अप्रभावित रहता है, जिससे यह गुजरने वाले क्वार्क जेट की दिशा को सटीक रूप से टैग करने के लिए एक आदर्श 'टैग' बन जाता है। यह दृष्टिकोण उन पिछली विधियों की अस्पष्टताओं को कम करता है जहां विपरीत दिशाओं में उत्पन्न होने वाले क्वार्क-एंटीक्वार्क जोड़े के निशान ओवरलैप हो जाते थे, जिससे एक एकल क्वार्क के प्रभाव को अलग करना कठिन हो जाता था।

CMS डिटेक्टर का उपयोग करते हुए, टीम ने Z बोसोन के कोण और छद्म-अनुरूपता के सापेक्ष कम अनुप्रस्थ गति (low pT) वाले कणों के वितरण में असममिति की तलाश की, जो माध्यम की प्रतिक्रिया का हस्ताक्षर है। QGP की यह तरल प्रकृति ब्रह्मांड के शुरुआती क्षणों के मौलिक भौतिकी मॉडल के लिए एक महत्वपूर्ण अनुभवजन्य सत्यापन का प्रतिनिधित्व करती है। यह पदार्थ की वह अवस्था है जो प्रोटॉन और न्यूट्रॉन बनने से पहले मौजूद थी, और यह मजबूत बल की गतिशीलता और ब्रह्मांड की संरचना के विकास को समझने के लिए एक महत्वपूर्ण कड़ी प्रदान करती है।

यह खोज उन सवालों का समाधान करती है कि प्रारंभिक ब्रह्मांड का 'पदार्थ' कैसा था, जो ट्रिलियन डिग्री के तापमान तक पहुंच गया था। यह शोध, जो भौतिकी पत्रों बी (Physics Letters B) में प्रकाशित हुआ, कण भौतिकी और ब्रह्मांड विज्ञान के बीच एक सेतु का काम करता है, जिससे प्रयोगशाला में परीक्षण किए गए नियम ब्रह्मांड के विकास की व्यापक तस्वीर में शामिल किए जा सकते हैं। यह निष्कर्ष QGP के परिवहन गुणों, जैसे कि यह ऊर्जा और संवेग को कितनी कुशलता से स्थानांतरित करता है, में अंतर्दृष्टि प्रदान करता है।