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क्यों 'पदार्थ' ब्रह्मांड पर हावी है न कि 'एंटीमैटर'? ब्रह्मांड का अस्तित्व क्यों है की खोज में

बहुत जल्दी में ब्रम्हांडबिग बैंग के तुरंत बाद, 'बात' और 'एंटीमैटर' दोनों समान मात्रा में मौजूद थे। हालाँकि, अब तक अज्ञात कारणों से, 'बात' वर्तमान पर हावी है ब्रम्हांड. T2K शोधकर्ताओं ने हाल ही में न्यूट्रिनो और संबंधित एंटी-न्यूट्रिनो दोलनों में संभावित चार्ज-पैरिटी उल्लंघन की घटना दिखाई है। यह समझने की दिशा में एक कदम आगे है कि ऐसा क्यों है बात पर हावी है ब्रम्हांड.

बिग बैंग (जो लगभग 13.8 अरब साल पहले हुआ था) और भौतिकी के अन्य संबंधित सिद्धांत बताते हैं कि प्रारंभिक ब्रम्हांड विकिरण 'प्रमुख' था और 'बात' और यह 'प्रतिकण' समान मात्रा में विद्यमान था।

लेकिन ब्रम्हांड जिसे हम आज जानते हैं वह 'पदार्थ' प्रधान है। क्यों? यह सबसे दिलचस्प रहस्यों में से एक है ब्रम्हांड. (1).

RSI ब्रम्हांड जैसा कि हम जानते हैं कि आज हम समान मात्रा में 'पदार्थ' और 'एंटीमैटर' के साथ शुरू हुए, दोनों को जोड़े में बनाया गया था क्योंकि प्रकृति के नियम की आवश्यकता होगी और फिर बार-बार उत्पन्न होने वाले विकिरण को 'कॉस्मिक बैकग्राउंड रेडिएशन' के रूप में जाना जाता है। बिग बैंग के लगभग 100 माइक्रो सेकंड के भीतर पदार्थ (कण) किसी भी तरह प्रति अरब में से एक के हिसाब से एंटीपार्टिकल से अधिक होने लगे और सेकंड के भीतर सभी एंटीमैटर नष्ट हो गए, केवल पदार्थ को पीछे छोड़ दिया।

वह कौन सी प्रक्रिया या तंत्र है जो पदार्थ और एंटीमैटर के बीच इस तरह का अंतर या विषमता पैदा करेगा?

1967 में, रूसी सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी आंद्रेई सखारोव ने असंतुलन (या विभिन्न दरों पर पदार्थ और एंटीमैटर का उत्पादन) के लिए आवश्यक तीन स्थितियां बताईं। ब्रम्हांड. पहली सखारोव स्थिति बेरिऑन संख्या (एक क्वांटम संख्या जो अंतःक्रिया में संरक्षित रहती है) का उल्लंघन है। इसका मतलब है कि प्रोटॉन बेहद धीमी गति से तटस्थ पियोन और पॉज़िट्रॉन जैसे हल्के उप-परमाणु कणों में विघटित होते हैं। इसी प्रकार, एक एंटीप्रोटॉन एक पियोन और एक इलेक्ट्रॉन में विघटित हो गया। दूसरी स्थिति चार्ज संयुग्मन समरूपता, सी का उल्लंघन है, और चार्ज संयुग्मन-समता समरूपता, सीपी को चार्ज-पैरिटी उल्लंघन भी कहा जाता है। तीसरी शर्त यह है कि बेरिऑन-असममिति उत्पन्न करने वाली प्रक्रिया तेजी से विस्तार के कारण जोड़ी-विनाश की घटना को कम करने के कारण थर्मल संतुलन में नहीं होनी चाहिए।

यह सीपी उल्लंघन का सखारोव का दूसरा मानदंड है, जो कणों और उनके एंटीपार्टिकल्स के बीच एक प्रकार की विषमता का एक उदाहरण है जो उनके क्षय के तरीके का वर्णन करता है। कणों और एंटीपार्टिकल्स के व्यवहार करने के तरीके की तुलना करके, यानी जिस तरह से वे चलते हैं, बातचीत करते हैं और क्षय करते हैं, वैज्ञानिक उस विषमता के प्रमाण पा सकते हैं। सीपी उल्लंघन इस बात का प्रमाण प्रदान करता है कि कुछ अज्ञात भौतिक प्रक्रियाएं पदार्थ और एंटीमैटर के अंतर उत्पादन के लिए जिम्मेदार हैं।

विद्युत चुम्बकीय और 'मजबूत अंतःक्रियाओं' को सी और पी के तहत सममित माना जाता है, और परिणामस्वरूप वे उत्पाद सीपी (3) के तहत भी सममित होते हैं। ''हालांकि, यह जरूरी नहीं कि 'कमजोर बातचीत' के मामले में हो, जो सी और पी दोनों समरूपता का उल्लंघन करता है'' प्रोफेसर बीए रॉबसन कहते हैं। वह आगे कहते हैं कि "कमजोर अंतःक्रियाओं में सीपी के उल्लंघन का तात्पर्य है कि ऐसी भौतिक प्रक्रियाओं से बेरिऑन संख्या का अप्रत्यक्ष उल्लंघन हो सकता है ताकि पदार्थ निर्माण को एंटीमैटर निर्माण पर प्राथमिकता दी जाएगी।'' गैर-क्वार्क कण कोई सीपी उल्लंघन नहीं दिखाते हैं जबकि क्वार्क में सीपी उल्लंघन बहुत छोटा है और पदार्थ और एंटीमैटर निर्माण में अंतर के लिए महत्वहीन है। तो, लेप्टान में सीपी उल्लंघन (न्युट्रीनो) महत्वपूर्ण हो जाता है और यदि यह सिद्ध हो जाता है तो इसका उत्तर यह होगा कि क्यों ब्रम्हांड पदार्थ प्रधान है.

हालांकि सीपी समरूपता उल्लंघन अभी तक निर्णायक साबित नहीं हुआ है (1) लेकिन टी2के टीम द्वारा हाल ही में रिपोर्ट किए गए निष्कर्ष बताते हैं कि वैज्ञानिक वास्तव में इसके करीब हैं। यह पहली बार प्रदर्शित किया गया है कि कण से इलेक्ट्रॉन और न्यूट्रिनो में संक्रमण, एंटीपार्टिकल से इलेक्ट्रॉन और एंटीन्यूट्रिनो में संक्रमण के पक्ष में है, T2K (टोकाई से कामिओका) (2) में अत्यधिक परिष्कृत प्रयोगों के माध्यम से। T2K प्रयोगशालाओं की एक जोड़ी को संदर्भित करता है, जापानी प्रोटॉन त्वरक अनुसंधान परिसर (J-Parc) in Tokai और सुपर-कमियोकांडे भूमिगत न्यूट्रिनो वेधशाला कामिओका, जापान, लगभग 300 किमी अलग। टोकाई में प्रोटॉन त्वरक ने उच्च ऊर्जा टकरावों से कणों और एंटीपार्टिकल्स को उत्पन्न किया और कमिओका में डिटेक्टरों ने न्यूट्रिनो और उनके एंटीमैटर समकक्षों, एंटीन्यूट्रिनो को बहुत सटीक माप करके देखा।

T2K पर कई वर्षों के डेटा के विश्लेषण के बाद, वैज्ञानिक डेल्टा-सीपी नामक पैरामीटर को मापने में सक्षम थे, जो न्यूट्रिनो दोलन में सीपी समरूपता को तोड़ने को नियंत्रित करता है और न्यूट्रिनो दर में वृद्धि के लिए बेमेल या प्राथमिकता पाई जो अंततः परिणाम दे सकती है। न्यूट्रिनो और एंटीन्यूट्रिनो के दोलन के तरीके में सीपी उल्लंघन की पुष्टि। T2K टीम द्वारा पाए गए परिणाम 3-सिग्मा या 99.7% आत्मविश्वास स्तर के सांख्यिकीय महत्व पर महत्वपूर्ण हैं। यह एक मील का पत्थर उपलब्धि है क्योंकि न्यूट्रिनो से जुड़े सीपी उल्लंघन की पुष्टि पदार्थ के प्रभुत्व से जुड़ी हुई है ब्रम्हांड. बड़े डेटाबेस के साथ आगे के प्रयोग यह परीक्षण करेंगे कि क्या यह लेप्टोनिक सीपी समरूपता उल्लंघन क्वार्क में सीपी उल्लंघन से बड़ा है। यदि ऐसा है तो आख़िरकार हमें इस प्रश्न का उत्तर मिल जाएगा कि ऐसा क्यों ब्रम्हांड पदार्थ प्रधान है.

हालाँकि T2K प्रयोग स्पष्ट रूप से स्थापित नहीं करता है कि सीपी समरूपता उल्लंघन हुआ है, लेकिन यह इस अर्थ में एक मील का पत्थर है कि यह निर्णायक रूप से बढ़ी हुई इलेक्ट्रॉन न्यूट्रॉन दर के लिए एक मजबूत प्राथमिकता दिखाता है और हमें सीपी समरूपता उल्लंघन की घटना को साबित करने और अंततः साबित करने के करीब ले जाता है। उत्तर 'क्यों ब्रम्हांड पदार्थ प्रधान है'

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सन्दर्भ:

1. टोक्यो विश्वविद्यालय, 2020। ''T2K परिणाम न्यूट्रिनो सीपी चरण के संभावित मूल्यों को प्रतिबंधित करते हैं -… ..'' 16 अप्रैल 2020 को प्रकाशित प्रेस विज्ञप्ति। यहां ऑनलाइन उपलब्ध है। http://www.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/news/8799/ 17 अप्रैल 2020 को एक्सेस किया गया।

2. टी2के सहयोग, 2020। न्यूट्रिनो दोलनों में पदार्थ-एंटीमैटर समरूपता-उल्लंघन चरण पर बाधा। नेचर वॉल्यूम 580, पेज339–344 (2020)। प्रकाशित: 15 अप्रैल 2020। डीओआई: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2177-0

3. रॉबसन, बीए, 2018। मैटर-एंटीमैटर एसिमेट्री प्रॉब्लम। जर्नल ऑफ हाई एनर्जी फिजिक्स, ग्रेविटेशन एंड कॉस्मोलॉजी, 4, 166-178। https://doi.org/10.4236/jhepgc.2018.41015

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