50 വർഷത്തെ നിഗൂഢത: അപൂർവമായ 'ഗ്ലൂബോൾ' കണികയ്ക്ക് ശക്തമായ തെളിവുകൾ ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞർ കണ്ടെത്തി

ഏകദേശം അഞ്ച് പതിറ്റാണ്ടുകളായി, ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞർ പ്രധാനമായും ഗ്ലൂവോണുകളിൽ നിന്ന് നിർമ്മിക്കാൻ കഴിയുന്ന ഒരു വിചിത്രമായ തരം കണികയ്ക്കായി തിരച്ചിൽ നടത്തിവരികയാണ്, ശക്തമായ ന്യൂക്ലിയർ ബലം വഹിക്കുന്ന കണികകൾ. ഇപ്പോൾ, ബീജിംഗിലെ BESIII പരീക്ഷണത്തിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഗവേഷകർ പറയുന്നത്, ദീർഘകാലമായി അന്വേഷിച്ചുകൊണ്ടിരുന്ന ഗ്ലൂബോളിന് ഇതുവരെ ലഭിച്ചതിൽ വച്ച് ഏറ്റവും ശക്തമായ തെളിവുകൾ തങ്ങൾ കണ്ടെത്തിയെന്നാണ്.

സ്ഥാനാർത്ഥി X(2370) എന്നാണ് അറിയപ്പെടുന്നത്. 2011 ലാണ് ഇത് ആദ്യമായി കണ്ടെത്തിയത്, എന്നാൽ നിഗൂഢമായ കണിക യഥാർത്ഥത്തിൽ എന്താണെന്ന് നിർണ്ണയിക്കാൻ ശാസ്ത്രജ്ഞർ വർഷങ്ങളോളം മതിയായ തെളിവുകൾ ശേഖരിച്ചു. X(2370) ൽ ഒരു പ്രബലമായ ഗ്ലൂബോൾ ഘടകം അടങ്ങിയിട്ടുണ്ടെന്ന് സമീപകാല അളവുകൾ ശക്തിപ്പെടുത്തി.

ക്വാർക്കുകൾ പോലുള്ള കണികകളിൽ നിന്നാണ് സാധാരണ ദ്രവ്യം നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത് എന്നതിനാൽ ഒരു ഗ്ലൂബോൾ അസാധാരണമായിരിക്കും. ഉദാഹരണത്തിന്, പ്രോട്ടോണുകളിലും ന്യൂട്രോണുകളിലും ഗ്ലൂവോണുകൾ ഒരുമിച്ച് പിടിച്ചിരിക്കുന്ന ക്വാർക്കുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. എന്നാൽ ഗ്ലൂവോണുകൾ തന്നെ പരസ്പരം ഇടപഴകാൻ അനുവദിക്കുന്ന ഒരു തരം ചാർജ് വഹിക്കുന്നു. ക്വാണ്ടം ക്രോമോഡൈനാമിക്സ് അഥവാ ക്യുസിഡി നിയമങ്ങൾ പ്രകാരം, ഗ്ലൂവോണുകൾക്ക് സൈദ്ധാന്തികമായി പരസ്പരം ബന്ധിപ്പിച്ച് സ്വന്തമായി ഒരു കണിക രൂപപ്പെടുത്താൻ കഴിയുമെന്നാണ് ഇതിനർത്ഥം. ആ സാങ്കൽപ്പിക വസ്തുവിനെ ഗ്ലൂബോൾ എന്ന് വിളിക്കുന്നു.

1970 കളുടെ തുടക്കം മുതൽ ശാസ്ത്രജ്ഞർ ഗ്ലൂബോളുകൾ പ്രവചിച്ചിട്ടുണ്ട്, പക്ഷേ പരീക്ഷണാത്മകമായി ഒന്ന് സ്ഥിരീകരിക്കുന്നത് വളരെ ബുദ്ധിമുട്ടാണ്. കണികകൾ അവിശ്വസനീയമാംവിധം ഹ്രസ്വകാലമായിരിക്കും, അതായത് ഗവേഷകർക്ക് നേരിട്ട് ഒന്ന് നിരീക്ഷിക്കാൻ കഴിയില്ല. പകരം, സംശയിക്കപ്പെടുന്ന ഒരു ഗ്ലൂബോൾ വിഘടിക്കുമ്പോൾ ഉണ്ടാകുന്ന കണികകളെ അവർ പഠിക്കേണ്ടതുണ്ട്.

X(2370) ഒരു പ്രധാന സ്ഥാനാർത്ഥിയായി മാറിയത് അതിന്റെ പല സ്വഭാവസവിശേഷതകളും സൈദ്ധാന്തിക പ്രവചനങ്ങളുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നതിനാലാണ്. അതിന്റെ പിണ്ഡം ഏകദേശം 2.36 ബില്യൺ ഇലക്ട്രോൺ വോൾട്ട് ആണ്, ഇത് ഏറ്റവും ഭാരം കുറഞ്ഞ സ്യൂഡോസ്കെലാർ ഗ്ലൂബോളിനായി ലാറ്റിസ്-ക്യുസിഡി കണക്കുകൂട്ടലുകൾ പ്രവചിച്ച പരിധിക്കുള്ളിൽ സ്ഥാപിക്കുന്നു.

മറ്റൊരു പ്രധാന സൂചന അതിന്റെ ക്വാണ്ടം ഗുണങ്ങളിൽ നിന്നാണ് ലഭിച്ചത്. 2024 ൽ, BESIII ഗവേഷകർ ഏകദേശം 10 ബില്യൺ J/ψ ക്ഷയങ്ങളുടെ ഒരു വലിയ സാമ്പിൾ വിശകലനം ചെയ്യുകയും X(2370) ന് 0⁻⁺ എന്ന സ്പിൻ-പാരിറ്റി ക്വാണ്ടം സംഖ്യകളുണ്ടെന്ന് നിർണ്ണയിക്കുകയും ചെയ്തു. ഏറ്റവും ഭാരം കുറഞ്ഞ സ്യൂഡോസ്കെലാർ ഗ്ലൂബോളിന് പ്രവചിക്കപ്പെട്ട ക്വാണ്ടം സംഖ്യകളാണിവ.

X(2370) ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന രീതിയും വ്യാഖ്യാനത്തെ പിന്തുണയ്ക്കുന്നു. പ്രത്യേകിച്ച് ഗ്ലൂവോൺ സമ്പുഷ്ടമായ ഒരു അന്തരീക്ഷം സൃഷ്ടിക്കുന്ന J/ψ മെസോണിന്റെ വികിരണ ക്ഷയങ്ങളിലാണ് കണിക നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നത്. ഗ്ലൂവോണുകൾ ആധിപത്യം പുലർത്തുന്ന ഒരു കണിക ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിന് അത്തരം സാഹചര്യങ്ങൾ അനുകൂലമായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു.

X(2370) മറ്റ് കണികകളായി എങ്ങനെ ക്ഷയിക്കുന്നുവെന്നും ഗവേഷകർ പരിശോധിച്ചിട്ടുണ്ട്. നിരവധി ഡീകേ ചാനലുകളിലൂടെയുള്ള അതിന്റെ പെരുമാറ്റം, അത് ഒരു ഫ്ലേവർ-സിംഗിൾറ്റ് അവസ്ഥ പോലെ പ്രവർത്തിക്കുന്നു എന്നതിന്റെ തെളിവുകൾക്കൊപ്പം, ഒരു ഗ്ലൂബോളിൽ നിന്ന് ശാസ്ത്രജ്ഞർ പ്രതീക്ഷിക്കുന്നതുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു. പരമ്പരാഗത കണികകളെപ്പോലെ തന്നെ ഒരു ഗ്ലൂബോളിൽ സാധാരണ ക്വാർക്ക് ഫ്ലേവറുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കില്ല.

കണിക ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിലെ ഒരു പ്രധാന വികാസമായി ഈ കണ്ടെത്തലിനെ വിശേഷിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു, കാരണം സ്ഥിരീകരിച്ച ഗ്ലൂബോൾ ശക്തമായ ശക്തിയുടെ അസാധാരണമായ ഒരു പരിണതഫലം പ്രകടമാക്കും: ബലം വഹിക്കുന്ന കണികകൾക്ക് തന്നെ ഒരു സംയുക്ത കണിക രൂപപ്പെടുത്താൻ കഴിയും. QCD പരീക്ഷിക്കുന്നതിനും അതിന്റെ ഏറ്റവും സങ്കീർണ്ണമായ ഒരു വ്യവസ്ഥയിൽ ശക്തമായ ഇടപെടൽ എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നുവെന്ന് മനസ്സിലാക്കുന്നതിനും ഇത് ശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് ഒരു പുതിയ മാർഗം നൽകും.

എന്നിരുന്നാലും, ഈ നിഗൂഢത പൂർണ്ണമായും പരിഹരിക്കപ്പെട്ടുവെന്ന് പറയുന്നതിൽ ശാസ്ത്രജ്ഞർ ജാഗ്രത പുലർത്തുന്നു. തെളിവുകൾ ഒരു ഗ്ലൂബോൾ വ്യാഖ്യാനത്തെ ശക്തമായി അനുകൂലിക്കുന്നു, പക്ഷേ X(2370) എത്രത്തോളം ഗ്ലൂവോണുകളാൽ നിർമ്മിതമാണെന്നും സാധാരണ ക്വാർക്ക് അധിഷ്ഠിത ഘടകങ്ങൾ അവസ്ഥയിലേക്ക് കലർന്നിട്ടുണ്ടോ എന്നും കൃത്യമായി നിർണ്ണയിക്കാൻ ഗവേഷകർക്ക് ഇപ്പോഴും അധിക അളവുകൾ ആവശ്യമാണ്.

നൂറുകണക്കിന് ഗവേഷകരും കോടിക്കണക്കിന് കണിക കൂട്ടിയിടികളും ഉൾപ്പെട്ട വർഷങ്ങളുടെ പരീക്ഷണങ്ങളുടെ ഫലമാണ് BESIII സഹകരണത്തിന്റെ പ്രവർത്തനം. ഒരു ദശാബ്ദത്തിലേറെ മുമ്പ് വിശദീകരിക്കാനാകാത്ത ഒരു സിഗ്നലായി ആരംഭിച്ചത് ക്രമേണ ഒരു ഗ്ലൂബോളിന്റെ നിലനിൽപ്പിന് ഏറ്റവും ശക്തമായ കേസുകളിൽ ഒന്നായി വികസിച്ചു.

ഭാവിയിലെ പരീക്ഷണങ്ങൾ വ്യാഖ്യാനം സ്ഥിരീകരിക്കുകയാണെങ്കിൽ, ഏകദേശം 50 വർഷം മുമ്പ് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞർ പ്രവചിച്ച ഒരു കണികയ്ക്ക് പരീക്ഷണാത്മക തെളിവുകൾ ഈ കണ്ടെത്തൽ ഒടുവിൽ നൽകും - പ്രാഥമികമായി സാധാരണ ദ്രവ്യത്തിൽ നിന്നല്ല, മറിച്ച് പ്രകൃതിയുടെ അടിസ്ഥാന ശക്തികളിൽ ഒന്നിന്റെ വാഹകരിൽ നിന്നാണ് ഇത് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്.