बड़े हैड्रॉन कोलाइडर और भौतिकी के सीमांत क्षेत्र

कण भौतिकी का विज्ञान पदार्थ के बहुत ही बिल्डिंग ब्लॉक्स को देखता है - परमाणु और कण जो ब्रह्मांड में बहुत सारी सामग्री बनाते हैं। यह एक जटिल विज्ञान है जिसमें उच्च गति पर गतिमान कणों के श्रमसाध्य मापन की आवश्यकता होती है। सितंबर 2008 में लार्ज हैड्रोन कोलाइडर (LHC) के संचालन शुरू होने पर इस विज्ञान को भारी बढ़ावा मिला। इसका नाम बहुत "विज्ञान-काल्पनिक" लगता है, लेकिन शब्द "कोलाइडर" वास्तव में यह बताता है कि यह क्या करता है: लगभग 27 किलोमीटर लंबे भूमिगत मार्ग पर प्रकाश की गति से दो उच्च-ऊर्जा कण भेजते हैं अंगूठी। सही समय पर, बीम को "टकराने" के लिए मजबूर किया जाता है। बीम में प्रोटॉन फिर एक साथ तोड़ते हैं और, यदि सब कुछ ठीक हो जाता है, तो छोटे बिट्स और टुकड़े - जिन्हें सबमेटोमिक कण कहा जाता है - समय में संक्षिप्त क्षणों के लिए बनाए जाते हैं। उनके कार्यों और अस्तित्व को दर्ज किया जाता है। उस गतिविधि से, भौतिकविदों ने पदार्थ के बहुत मौलिक घटकों के बारे में अधिक जानकारी प्राप्त की।

LHC को भौतिकी में कुछ अविश्वसनीय रूप से महत्वपूर्ण सवालों के जवाब देने के लिए बनाया गया था, जिसमें बड़े पैमाने पर कहाँ से आता है, इस बात पर ध्यान दिया जाता है कि ब्रह्मांड इसके बजाय किस पदार्थ से बना है

कण भौतिकी का विज्ञान अनिवार्य रूप से खोज है पदार्थ के बहुत बुनियादी निर्माण खंड. हम उन परमाणुओं और अणुओं के बारे में जानते हैं जो हम देखते और महसूस करते हैं। परमाणु स्वयं छोटे घटकों से बने होते हैं: नाभिक और इलेक्ट्रॉन। नाभिक स्वयं प्रोटॉन और न्यूट्रॉन से बना होता है। हालांकि यह लाइन का अंत नहीं है। न्यूट्रॉन, सबटॉमिक कणों से बने होते हैं जिन्हें क्वार्क कहा जाता है।

क्या छोटे कण होते हैं? यही कण त्वरक पता लगाने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। जिस तरह से वे ऐसा करते हैं, वैसी ही स्थिति पैदा करना है, जैसा कि उसके बाद जैसा था बिग बैंग - ब्रह्मांड की शुरुआत करने वाली घटना. उस बिंदु पर, 13.7 बिलियन साल पहले, ब्रह्मांड केवल कणों से बना था। वे शिशु ब्रह्मांड के माध्यम से स्वतंत्र रूप से बिखरे हुए थे और लगातार घूमते थे। इनमें मेसन, पियोन, बेरियन और हैड्रोन (जिसके लिए त्वरक नाम दिया गया है) शामिल हैं।

कण भौतिकविदों (जो लोग इन कणों का अध्ययन करते हैं) को संदेह है कि पदार्थ कम से कम बारह प्रकार के मूलभूत कणों से बना है। वे क्वार्क (ऊपर वर्णित) और लेप्टान में विभाजित हैं। प्रत्येक प्रकार के छह हैं। यह केवल प्रकृति के कुछ मूलभूत कणों के लिए जिम्मेदार है। बाकी सुपर-ऊर्जावान टकरावों (या तो बिग बैंग में या एलएचसी जैसे त्वरक में) बनाए जाते हैं। उन टकरावों के अंदर, कण भौतिकविदों को बहुत तेज झलक मिलती है कि बिग बैंग में क्या स्थितियां थीं, जब पहली बार मूलभूत कण बनाए गए थे।

एलएचसी दुनिया का सबसे बड़ा कण त्वरक है, इलिनोइस में फेरमिलाब की एक बड़ी बहन और अन्य छोटे त्वरक हैं। LHC, स्विटज़रलैंड के जेनेवा के पास स्थित है, जिसका निर्माण और संचालन यूरोपियन ऑर्गेनाइज़ेशन फॉर न्यूक्लियर रिसर्च द्वारा किया गया है, और इसका उपयोग दुनिया भर के 10,000 से अधिक वैज्ञानिकों द्वारा किया जाता है। इसकी अंगूठी के साथ, भौतिकविदों और तकनीशियनों ने बेहद मजबूत सुपरकूल मैग्नेट स्थापित किए हैं जो बीम के माध्यम से कणों के बीम को मार्गदर्शन और आकार देते हैं)। एक बार जब बीम पर्याप्त तेजी से आगे बढ़ रहे होते हैं, तो विशिष्ट मैग्नेट उन्हें उन सही स्थानों पर ले जाते हैं जहां टकराव होता है। विशिष्ट डिटेक्टर उस समय टकराव, कण, तापमान और अन्य स्थितियों को रिकॉर्ड करते हैं टकराव, और एक सेकंड के अरबवें हिस्से में कण कार्रवाई करते हैं, जिसके दौरान तोड़-फोड़ होती है स्थान।

जब कण भौतिकविदों ने एलएचसी की योजना बनाई और बनाई, तो एक चीज के लिए उन्हें प्रमाण मिलने की उम्मीद थी हिग्स बोसोन. यह एक कण का नाम है पीटर हिग्स, जिन्होंने इसके अस्तित्व की भविष्यवाणी की थी. 2012 में, एलएचसी कंसोर्टियम ने घोषणा की कि प्रयोगों में एक बोसॉन के अस्तित्व का पता चला है जो हिग्स बोसोन के लिए अपेक्षित मानदंडों से मेल खाता है। हिग्स के लिए निरंतर खोज के अलावा, एलएचसी का उपयोग करने वाले वैज्ञानिकों ने एक "क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा" कहा है, जो एक ब्लैक होल के बाहर मौजूद सबसे घनीभूत वस्तु है। अन्य कण प्रयोग भौतिकविदों को सुपरसिमेट्री को समझने में मदद कर रहे हैं, जो एक स्पेसटाइम समरूपता है जिसमें दो संबंधित प्रकार के कण शामिल हैं: बोसॉन और फ़र्मियन। कणों के प्रत्येक समूह को दूसरे में एक संबद्ध सुपरपार्टनर कण माना जाता है। इस तरह के सुपरसिमेट्री को समझने से वैज्ञानिकों को "मानक मॉडल" कहा जाता है। यह एक सिद्धांत है जो बताता है कि दुनिया क्या है, क्या बात को एक साथ रखती है, और बलों और कणों को शामिल करती है।

LHC में संचालन में दो प्रमुख "अवलोकन" रन शामिल हैं। हर एक के बीच, सिस्टम को रीग्रेड किया जाता है और इसके इंस्ट्रूमेंटेशन और डिटेक्टरों को बेहतर बनाने के लिए अपग्रेड किया जाता है। अगले अपडेट (2018 और उससे आगे के लिए स्लेटेड) में समसामयिक वेग में वृद्धि, और मशीन की चमक को बढ़ाने का मौका शामिल होगा। इसका मतलब यह है कि एलएचसी कण त्वरण और टकराव की कभी-कभी अधिक दुर्लभ और तेजी से घटने वाली प्रक्रियाओं को देखने में सक्षम होगा। जितनी तेजी से टकराव हो सकते हैं, उतनी ही अधिक ऊर्जा जारी की जाएगी क्योंकि कभी-कभी छोटे और कठिन-से-ज्ञात कण शामिल होते हैं। यह कण भौतिकविदों को पदार्थ के बहुत ही बिल्डिंग ब्लॉक्स, सितारों, आकाशगंगाओं, ग्रहों और जीवन पर एक बेहतर नज़र देगा।