सन यात-सेन विश्वविद्यालय और चीनी विज्ञान अकादमी के आधुनिक भौतिकी संस्थान के वैज्ञानिकों के नेतृत्व में एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने एमएसीई नामक एक महत्वाकांक्षी प्रयोग शुरू किया है। यह परियोजना एक अत्यंत दुर्लभ घटना को देखने के लिए डिज़ाइन की गई है जिसमें म्यूओनियम, एक इलेक्ट्रॉन से बंधे सकारात्मक म्यूऑन से बनी एक अल्पकालिक प्रणाली, अनायास एंटीम्यूओनियम, इसके एंटीमैटर समकक्ष में बदल जाती है। ऐसी प्रक्रिया का अवलोकन करने से कण भौतिकी का एक मौलिक नियम टूट जाएगा जिसे लेप्टान स्वाद संरक्षण कहा जाता है, जो मानक मॉडल का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है, और मौजूदा सिद्धांतों से परे भौतिकी के लिए प्रत्यक्ष प्रमाण प्रदान करेगा।
शोध टीम बताती है, “म्यूओनियम का एंटीम्यूओनियम में रूपांतरण लेप्टोनिक क्षेत्र में नई भौतिकी की एक स्वच्छ और अनूठी जांच का प्रतिनिधित्व करता है।” “अन्य चार्ज किए गए लेप्टान स्वाद उल्लंघन प्रक्रियाओं के विपरीत, यह रूपांतरण ∆Lâ„” = 2 मॉडलों के प्रति संवेदनशील है जो मौलिक रूप से अलग हैं और अन्य प्रयोगों के लिए दुर्गम भौतिकी को प्रकट कर सकते हैं।”
प्रायोगिक संवेदनशीलता को नई सीमाओं तक धकेलना
म्यूओनियम को एंटीम्यूओनियम में परिवर्तित करने पर सबसे हालिया प्रायोगिक बाधा 1999 में स्विट्जरलैंड में पॉल शेरर इंस्टीट्यूट में स्थापित की गई थी। MACE का लक्ष्य O(10-13) जितनी छोटी रूपांतरण संभावनाओं का पता लगाने के लक्ष्य के साथ संवेदनशीलता में सौ गुना से अधिक सुधार करके उस परिणाम से कहीं आगे जाना है। इस स्तर तक पहुंचने के लिए संपूर्ण प्रायोगिक प्रणाली में प्रगति की आवश्यकता होती है, जिसमें एक शक्तिशाली सतह म्यूऑन बीम, एक नव विकसित सिलिका एयरजेल लक्ष्य और बेहद सटीक माप में सक्षम डिटेक्टर शामिल हैं।
टीम का कहना है, “हमारा डिज़ाइन दुर्जेय पृष्ठभूमि से सिग्नल को अलग करने के लिए उन्नत बीम, म्यूओनियम उत्पादन लक्ष्य और डिटेक्टर तकनीक को एकीकृत करता है।” “यह MACE को लेप्टान स्वाद उल्लंघन की खोज करने वाले सबसे संवेदनशील कम-ऊर्जा प्रयोगों में से एक बनाता है।”
एक खोज क्या खुलासा कर सकती है
यदि प्रयोग सफल होता है, तो यह वैज्ञानिकों को 10 से 100 TeV तक के ऊर्जा पैमाने पर नई भौतिकी का पता लगाने की अनुमति दे सकता है, एक ऐसा स्तर जो भविष्य के कण कोलाइडरों द्वारा हासिल की जाने वाली उम्मीदों के प्रतिद्वंद्वी या उससे भी अधिक है। MACE को प्रारंभिक चरण I चरण में संचालित करने की भी योजना है, जिसके दौरान यह रिकॉर्ड तोड़ने वाली संवेदनशीलता के साथ M→γγ और μ→eγγ सहित अन्य असाधारण दुर्लभ म्यूओनियम क्षय प्रक्रियाओं और लेप्टान स्वाद का उल्लंघन करने वाली घटनाओं की जांच करेगा।
MACE का प्रभाव मौलिक भौतिकी से परे तक फैला हुआ है। प्रयोग के लिए विकसित तकनीकें, जैसे उन्नत म्यूओनियम उत्पादन लक्ष्य, कम ऊर्जा पॉज़िट्रॉन परिवहन प्रणाली और उच्च रिज़ॉल्यूशन डिटेक्टर, सामग्री विज्ञान और चिकित्सा अनुसंधान जैसे क्षेत्रों में भी उपयोग की जा सकती हैं।
वैश्विक कण भौतिकी प्रयासों को सुदृढ़ बनाना
एमएसीई हुइझोउ की प्रमुख अनुसंधान सुविधाओं पर केंद्रित एक बड़े वैज्ञानिक प्रयास का हिस्सा है, जिसमें उच्च तीव्रता वाले हेवी-आयन एक्सेलेरेटर सुविधा (एचआईएएफ) और चीन की पहल एक्सेलेरेटर ड्रिवेन सिस्टम (सीआईएडीएस) शामिल हैं। साथ में, इन परियोजनाओं का लक्ष्य चीन को उच्च परिशुद्धता परमाणु और कण भौतिकी में एक वैश्विक नेता के रूप में स्थापित करना है। इन उन्नत सुविधाओं का लाभ उठाकर, एमएसीई दर्शाता है कि कैसे बुनियादी अनुसंधान तकनीकी प्रगति और अंतर्राष्ट्रीय सहयोग दोनों को बढ़ावा दे सकता है।
टीम का कहना है, “हम सिर्फ एक प्रयोग नहीं कर रहे हैं; हम प्रकृति के नियमों में एक नई खिड़की खोल रहे हैं।” “MACE के प्रत्येक घटक – बीमलाइन से लेकर सॉफ़्टवेयर तक – को भौतिकी का पता लगाने के लिए अनुकूलित किया गया है जो पदार्थ, समरूपता और ब्रह्मांड की हमारी समझ को फिर से परिभाषित कर सकता है।”
