CERN के LHCb प्रयोग में वैज्ञानिकों को एक बेहद दुर्लभ कण-क्षय (particle decay) के पहले पक्के सबूत मिले हैं, जिसकी तलाश 40 साल से भी ज़्यादा समय से चल रही थी। इसे “Bd to mu mu” कहा जाता है, और अनुमान है कि यह 10 अरब ब्यूटी कणों में से सिर्फ एक बार होता है। ब्रिटेन की Oxford और Liverpool यूनिवर्सिटी ने 3 नवंबर को यह जानकारी दी।
मुख्य बातें
- LHCb ने Bd कण के दो म्यूऑन में टूटने के पहले सबूत दर्ज किए।
- यह क्षय करीब 10 अरब में एक बार होता है, LHC पर देखा गया सबसे दुर्लभ ब्यूटी-क्षय।
- नतीजा 3.2 सिग्मा का है, यानी “सबूत” है, पर अभी “खोज” (5 सिग्मा) नहीं।
- 2024 के अपग्रेड के बाद डिटेक्टर पहले से 5 गुना तेज़ डेटा रिकॉर्ड कर रहा है।
आखिर मिला क्या है? आसान भाषा में
हर चीज़ छोटे-छोटे कणों से बनी है। इनमें एक होता है “ब्यूटी क्वार्क” (b quark)। जब यह किसी दूसरे क्वार्क के साथ मिलकर कण बनाता है, तो उसे B मेसॉन कहते हैं। Bd ऐसा ही एक कण है, जिसमें एक ब्यूटी क्वार्क और एक डाउन एंटी-क्वार्क होता है।
ये कण पलक झपकने से भी अरबों गुना कम समय, यानी एक सेकंड के करीब 1.5 ट्रिलियनवें हिस्से तक ही टिकते हैं और फिर दूसरे कणों में टूट जाते हैं। ज़्यादातर बार ये आम तरीकों से टूटते हैं, लेकिन बहुत ही कम बार ये सीधे दो म्यूऑन (इलेक्ट्रॉन जैसा, पर उससे भारी कण) में बदल जाते हैं। यही दुर्लभ रास्ता अब पकड़ में आया है।
इसकी दुर्लभता को ऐसे समझिए: अगर भारत की पूरी आबादी (करीब 140 करोड़) को सात बार गिनें, तब जाकर करीब 10 अरब बनते हैं। इतने कणों में से सिर्फ एक बार यह घटना होती है। इसके “चचेरे भाई” Bs to mu mu क्षय को LHCb ने 2015 में ही पक्का कर लिया था, जबकि Bd वाला रूप उससे करीब 30 गुना ज़्यादा दुर्लभ माना जाता है।
3.2 सिग्मा का मतलब: अभी “खोज” क्यों नहीं कहा गया
पार्टिकल फिज़िक्स में किसी नतीजे को कितना भरोसेमंद माना जाए, यह “सिग्मा” से तय होता है। 3 सिग्मा पर इसे “सबूत” (evidence) कहा जाता है, जबकि किसी चीज़ को आधिकारिक “खोज” (discovery) घोषित करने के लिए 5 सिग्मा चाहिए। मोटे तौर पर 3 सिग्मा पर यह संभावना करीब 0.3% बचती है कि सिग्नल महज़ संयोग हो, जबकि 5 सिग्मा पर यह संभावना लगभग 35 लाख में एक रह जाती है।
LHCb टीम ने 2024-25 के नए डेटा से अकेले 3.0 सिग्मा पाया। इसे 2011 से 2018 के पुराने डेटा के साथ जोड़ने पर नतीजा 3.2 सिग्मा पहुंचा। इसीलिए वैज्ञानिक सावधानी से “पहले सबूत” शब्द इस्तेमाल कर रहे हैं।
यह संभव कैसे हुआ: अपग्रेडेड डिटेक्टर और मशीन लर्निंग
2024 में बड़े अपग्रेड के बाद LHCb अब पहले के मुकाबले पांच गुना तेज़ी से डेटा रिकॉर्ड कर सकता है। इसमें अहम भूमिका “वर्टेक्स लोकेटर” (VELO) की है, जो एक सिलिकॉन पिक्सल डिटेक्टर है और पार्टिकल बीम से सिर्फ करीब 5 मिलीमीटर की दूरी पर लगा है। इसे बनाने में Oxford और Liverpool यूनिवर्सिटी की बड़ी भूमिका रही।
अरबों टकरावों के ढेर में से असली सिग्नल को अलग करने के लिए टीम ने बेहतर पार्टिकल पहचान और मशीन लर्निंग का इस्तेमाल किया। इसी एनालिसिस से Bs to mu mu क्षय का अब तक का सबसे सटीक माप भी मिला।
आपके लिए इसका मतलब
सीधे तौर पर इस खोज से कल आपके फोन या बिजली बिल पर कोई असर नहीं पड़ेगा। लेकिन इसकी अहमियत बड़ी है। फिज़िक्स का “स्टैंडर्ड मॉडल” बताता है कि यह क्षय कितनी बार होना चाहिए। अब तक के नतीजे उसी अनुमान से मेल खाते हैं। अगर आगे के डेटा में दर ज़रा भी अलग निकली, तो यह किसी नए कण या नई ताकत का इशारा हो सकता है, जिसे LHC सीधे बना भी नहीं सकता। इसीलिए इसे “गोल्डन चैनल” कहा जाता है।
इतिहास बताता है कि ऐसी बुनियादी रिसर्च से ही आगे की तकनीक निकलती है, जैसे CERN में ही वर्ल्ड वाइड वेब का जन्म हुआ था। तय कार्यक्रम के अनुसार 2030 में High Luminosity LHC शुरू होगा और 2030 के दशक के मध्य में LHCb का अगला अपग्रेड होगा, जिससे डेटा करीब दस गुना बढ़ सकता है। तब इस क्षय को 5 सिग्मा पर पक्का करने की उम्मीद है।
अक्सर पूछे जाने वाले सवाल
LHCb क्या है?
LHCb, CERN के Large Hadron Collider के चार बड़े प्रयोगों में से एक है, जो खास तौर पर ब्यूटी क्वार्क वाले कणों का अध्ययन करता है।
Bd to mu mu क्षय कितना दुर्लभ है?
अनुमान है कि यह करीब 10 अरब ब्यूटी कणों में से सिर्फ एक बार होता है।
सबूत और खोज में क्या फर्क है?
3 सिग्मा के नतीजे को सबूत माना जाता है, जबकि आधिकारिक खोज के लिए 5 सिग्मा की ज़रूरत होती है। यह नतीजा 3.2 सिग्मा का है।
स्रोत: University of Oxford, University of Liverpool, ScienceDaily
