शोधकर्ताओं ने पहली बार Λ (1405) के रूप में ज्ञात एक अजीब लेकिन अल्पकालिक लैम्ब्डा अनुनाद को संश्लेषित करने में सफलता प्राप्त की है।
ओसाका विश्वविद्यालय के वैज्ञानिक एक कण त्वरक प्रयोग का हिस्सा थे जिसने एक अजीब, अत्यधिक अस्थिर कण का उत्पादन किया और इसका द्रव्यमान निर्धारित किया। यह सुपरडेंस न्यूट्रॉन सितारों की आंतरिक कार्यप्रणाली की बेहतर समझ में योगदान दे सकता है।
कण भौतिकी के मानक मॉडल में कहा गया है कि अधिकांश कण केवल छह प्रकार की मौलिक संस्थाओं के समूहों से बने होते हैं जिन्हें क्वार्क कहा जाता है। हालाँकि, अभी भी कई अनसुलझे रहस्य हैं, जिनमें से एक Λ (1405) है, एक अजीब लेकिन क्षणभंगुर लैम्ब्डा अनुनाद। पहले इसे तीन क्वार्क – अप, डाउन और स्ट्रेंज का एक विशिष्ट संयोजन माना जाता था – और इसकी संरचना में अंतर्दृष्टि प्राप्त करने से न्यूट्रॉन सितारों में बहुत घने पदार्थ के बारे में जानकारी प्रकट करने में मदद मिल सकती है।
अब, ओसाका विश्वविद्यालय के शोधकर्ता उस टीम का हिस्सा थे जिसने पहली बार K के संयोजन से Λ (1405) को सफलतापूर्वक संश्लेषित किया है– मेसन और प्रोटॉन और उनके संयुक्त द्रव्यमान (द्रव्यमान और चौड़ाई) का निर्धारण। अक्षर के– मेसन एक नकारात्मक आवेशित कण है जिसमें एक विचित्र क्वार्क और एक प्रतिक्वार्क होता है।
एक प्रोटॉन (गहरा नीला वृत्त) के साथ K- (हरा वृत्त) को जोड़कर Λ (1405) को संश्लेषित करने के लिए उपयोग की जाने वाली प्रतिक्रिया का योजनाबद्ध चित्रण, जो एक ड्यूटेरॉन नाभिक के भीतर होता है। साभार: हिरोयुकी नोमी
सबसे आम प्रोटॉन जो उस पदार्थ को बनाता है जिसका हम उपयोग करते हैं, दो अप क्वार्क और एक डाउन क्वार्क होते हैं। शोधकर्ताओं ने दिखाया कि Λ (1405) को K के लिए एक अस्थायी बाध्यकारी स्थिति के रूप में सोचना सबसे अच्छा है।– मेसन और प्रोटॉन, तीन-क्वार्क उत्तेजित अवस्था के विपरीत।
हाल ही में प्रकाशित एक अध्ययन में भौतिकी के अक्षर B, समूह J-PARC त्वरक पर किए गए एक प्रयोग का वर्णन करता है। क– मेसॉन को एक ड्यूटेरियम लक्ष्य पर दागा गया, प्रत्येक में एक प्रोटॉन और एक न्यूट्रॉन था। एक सफल प्रतिक्रिया में, ए.जे– मेसन ने न्यूट्रॉन को बाहर निकाल दिया, जो वांछित Λ (1405) उत्पन्न करने के लिए प्रोटॉन के साथ जुड़ गया। K की एक बाध्य अवस्था का गठन– मेसन और प्रोटॉन केवल इसलिए संभव थे क्योंकि न्यूट्रॉन में कुछ ऊर्जा थी,” अध्ययन लेखक केंटारो इनौ कहते हैं।
विषम बेरोन Λ (1405) कहा जाता है और पदार्थ के विकास का एक योजनाबद्ध चित्रण है। साभार: हिरोयुकी नोमी
एक पहलू जो Λ (1405) के बारे में वैज्ञानिकों को हैरान कर रहा था, वह एक अजीब क्वार्क होने के बावजूद इसका बहुत हल्का समग्र द्रव्यमान था, जो कि अप क्वार्क से लगभग 40 गुना भारी है। प्रयोग के दौरान, शोधकर्ताओं की टीम क्षय उत्पादों के व्यवहार को देखकर Λ (1405) के जटिल द्रव्यमान को सफलतापूर्वक मापने में सक्षम थी।
(शीर्ष) मापा प्रतिक्रिया क्रॉस-सेक्शन। क्षैतिज अक्ष K- और प्रोटॉन टक्कर की पुनरावृत्ति ऊर्जा को बड़े पैमाने पर मूल्य में परिवर्तित किया जाता है। बड़ी प्रतिक्रिया घटनाएं K- और प्रोटॉन के द्रव्यमान के योग से कम द्रव्यमान मूल्यों पर होती हैं, जो स्वयं Λ (1405) की उपस्थिति का संकेत देती हैं। बिखरने के सिद्धांत द्वारा मापा गया डेटा पुन: प्रस्तुत किया गया (ठोस रेखाएँ)। (नीचे) के वितरण– और प्रोटॉन प्रकीर्णन का आयाम। जब चुकता किया जाता है, तो ये प्रतिक्रिया क्रॉस-सेक्शन के अनुरूप होते हैं और आम तौर पर जटिल संख्याएँ होती हैं। परिकलित मान मापा डेटा के अनुरूप हैं। जब वास्तविक भाग (ठोस रेखा) शून्य से अधिक हो जाता है, तो काल्पनिक भाग का मान अपने अधिकतम मूल्य तक पहुँच जाता है। यह गुंजयमान अवस्था का एक विशिष्ट वितरण है, और जटिल द्रव्यमान को परिभाषित करता है। तीर वास्तविक भाग को इंगित करते हैं। श्रेय: 2023, हिरोयुकी नोमी, ध्रुव स्थिति Λ (1405) d (K) में मापी गई–एन) πΣ प्रतिक्रियाएं, भौतिकी के अक्षर B
“हम उम्मीद करते हैं कि इस प्रकार के शोध में प्रगति से सुपर-घने पदार्थ के दिल में अधिक सटीक वर्णन होगा[{” attribute=””>neutron star,” says Shingo Kawasaki, another study author. This work implies that Λ(1405) is an unusual state consisting of four quarks and one antiquark, making a total of 5 quarks, and does not fit the conventional classification in which particles have either three quarks or one quark and one antiquark.
This research may lead to a better understanding of the early formation of the Universe, shortly after the Big Bang, as well as what happens when matter is subject to pressures and densities well beyond what we see under normal conditions.
Reference: “Pole position of Λ(1405) measured in d(K−,n)πΣ reactions” by S. Aikawa, S. Ajimura, T. Akaishi, H. Asano, G. Beer, C. Berucci, M. Bragadireanu, P. Buehler, L. Busso, M. Cargnelli, S. Choi, C. Curceanu, S. Enomoto, H. Fujioka, Y. Fujiwara, T. Fukuda, C. Guaraldo, T. Hashimoto, R.S. Hayano, T. Hiraiwa, M. Iio, M. Iliescu, K. Inoue, Y. Ishiguro, S. Ishimoto, T. Ishikawa, K. Itahashi, M. Iwai, M. Iwasaki, K. Kanno, K. Kato, Y. Kato, S. Kawasaki, P. Kienle, Y. Komatsu, H. Kou, Y. Ma, J. Marton, Y. Matsuda, Y. Mizoi, O. Morra, R. Murayama, T. Nagae, H. Noumi, H. Ohnishi, S. Okada, Z. Omar, H. Outa, K. Piscicchia, Y. Sada, A. Sakaguchi, F. Sakuma, M. Sato, A. Scordo, M. Sekimoto, H. Shi, K. Shirotori, D. Sirghi, F. Sirghi, K. Suzuki, S. Suzuki, T. Suzuki, K. Tanida, H. Tatsuno, A.O. Tokiyasu, M. Tokuda, D. Tomono, A. Toyoda, K. Tsukada, O. Vazquez-Doce, E. Widmann, T. Yamaga, T. Yamazaki, H. Yim, Q. Zhang and J. Zmeskal, 20 December 2022, Physics Letters B.
DOI: 10.1016/j.physletb.2022.137637
The study was funded by the Japan Society for the Promotion of Science, Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology.
