निरीक्षण केलेल्या सर्वोच्च उर्जेवर "टॉप क्वार्क्स" दरम्यान क्वांटम एंन्गलमेंट  

CERN मधील संशोधकांना "टॉप क्वार्क" आणि सर्वोच्च उर्जेमधील क्वांटम एंगलमेंटचे निरीक्षण करण्यात यश आले आहे. हे प्रथम सप्टेंबर 2023 मध्ये नोंदवले गेले होते आणि त्यानंतर पहिल्या आणि दुसऱ्या निरीक्षणाने पुष्टी केली होती. लार्ज हॅड्रॉन कोलायडर (LHC) येथे उत्पादित केलेल्या “टॉप क्वार्क” च्या जोड्या एक नवीन प्रणाली म्हणून वापरल्या गेल्या होत्या ज्याचा उपयोग फसवणुकीचा अभ्यास करण्यासाठी केला जातो. 

"टॉप क्वार्क" हे सर्वात जड मूलभूत कण आहेत. ते त्वरीत क्षय करतात आणि त्याचे स्पिन त्याच्या क्षय कणांमध्ये हस्तांतरित करतात. क्षय उत्पादनांच्या निरीक्षणावरून वरच्या क्वार्कच्या स्पिन अभिमुखतेचा अंदाज लावला जातो.  

संशोधन पथकाने 13 टेराइलेक्ट्रॉनव्होल्ट (1 TeV=10) च्या ऊर्जेवर “टॉप क्वार्क” आणि त्याच्या प्रतिपदार्थ प्रतिरूपामधील क्वांटम एन्गलमेंटचे निरीक्षण केले.¹²  eV). क्वार्कच्या जोडीमध्ये (टॉप क्वार्क आणि अँटिटॉप क्वार्क) गुंफण्याचे हे पहिले निरीक्षण आहे आणि आत्तापर्यंतचे सर्वाधिक ऊर्जा-उर्जेचे निरीक्षण आहे. 

उच्च उर्जेवर क्वांटम उलगडणे मोठ्या प्रमाणात अनपेक्षित राहिले आहे. या विकासामुळे नवीन अभ्यासाचा मार्ग मोकळा होतो.  

क्वांटम गुंतलेल्या कणांमध्ये, एका कणाची अवस्था इतरांवर अवलंबून असते, अंतर आणि माध्यम त्यांना वेगळे करत असले तरीही. एका कणाच्या क्वांटम स्थितीचे वर्णन अडकलेल्या कणांच्या गटातील इतरांच्या स्थितीपेक्षा स्वतंत्रपणे करता येत नाही. एकातील कोणताही बदल, इतरांवर प्रभाव टाकतो. उदाहरणार्थ, पाई मेसनच्या क्षयातून उद्भवणारे इलेक्ट्रॉन आणि पॉझिट्रॉन जोडी अडकतात. त्यांची फिरकी पाई मेसनच्या स्पिनपर्यंत जोडली गेली पाहिजे, म्हणून एका कणाची फिरकी जाणून घेतल्याने, आपल्याला दुसऱ्या कणाच्या स्पिनबद्दल माहिती आहे.  

2022 मध्ये, भौतिकशास्त्रातील नोबेल पारितोषिक ॲलेन ऍस्पेक्ट, जॉन एफ. क्लॉझर आणि अँटोन झेलिंगर यांना अडकलेल्या फोटॉन्सच्या प्रयोगांसाठी देण्यात आले. 

विविध प्रकारच्या प्रणालींमध्ये क्वांटम उलगडणे दिसून आले आहे. यात क्रिप्टोग्राफी, मेट्रोलॉजी, क्वांटम माहिती आणि क्वांटम कंप्युटेशनमध्ये अनुप्रयोग सापडले आहेत. 

*** 

संदर्भ:  

1. CERN. प्रेस रिलीझ - CERN मधील LHC प्रयोग आतापर्यंतच्या सर्वोच्च उर्जेवर क्वांटम एंन्गलमेंटचे निरीक्षण करतात. 18 सप्टेंबर 2024 रोजी प्रकाशित. येथे उपलब्ध https://home.cern/news/press-release/physics/lhc-experiments-cern-observe-quantum-entanglement-highest-energy-yet  

2. ATLAS सहयोग. ATLAS डिटेक्टरमध्ये वरच्या क्वार्कसह क्वांटम एंगलमेंटचे निरीक्षण. निसर्ग ६३३, ५४२–५४७ (२०२४). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07824-z 

*** 

मूलभूत कण  - एक द्रुत देखावा

स्पिनच्या आधारे मूलभूत कणांचे फर्मिअन्स आणि बोसॉनमध्ये वर्गीकरण केले जाते.

[अ]. FERMIONS मध्ये विचित्र अर्धा पूर्णांक मूल्यांमध्ये फिरते (½, 3/2, 5/2, ....). हे आहेत पदार्थाचे कण सर्व क्वार्क आणि लेप्टॉन यांचा समावेश होतो.   - फर्मी-डिरॅक आकडेवारीचे अनुसरण करा,   - अर्धा-विषम-पूर्णांक फिरवा   – पाउली बहिष्कार तत्त्वाचे पालन करा, म्हणजे, दोन समान फर्मिअन्स समान क्वांटम स्थिती किंवा त्याच क्वांटम क्रमांकासह अंतराळातील समान स्थान व्यापू शकत नाहीत. ते दोघे एकाच दिशेने फिरू शकत नाहीत, परंतु ते विरुद्ध दिशेने फिरू शकतात   फर्मिअन्समध्ये सर्व क्वार्क आणि लेप्टॉन आणि यापैकी विषम संख्येने बनलेले सर्व संमिश्र कण यांचा समावेश होतो.  - क्वार्क्स = सहा क्वार्क (वर, खाली, विचित्र, आकर्षण, तळ आणि वरचे क्वार्क).  - प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉनसारखे हॅड्रॉन तयार करण्यासाठी एकत्र करा. - हॅड्रॉनच्या बाहेर पाहिले जाऊ शकत नाही.   - लेप्टॉन = इलेक्ट्रॉन + म्यूऑन + टाऊ + न्यूट्रिनो + म्यूऑन न्यूट्रिनो + टाऊ न्यूट्रिनो.    - 'इलेक्ट्रॉन', 'अप क्वार्क' आणि 'डाऊन क्वार्क' हे विश्वातील प्रत्येक गोष्टीचे तीन सर्वात मूलभूत घटक आहेत.   - प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉन हे मूलभूत नसून ते 'अप क्वार्क' आणि 'डाऊन क्वार्क्स'पासून बनलेले आहेत. संमिश्र कण. प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉन प्रत्येकी तीन क्वार्कपासून बनलेले असतात - प्रोटॉनमध्ये दोन "अप" क्वार्क आणि एक "डाउन" क्वार्क असतात तर न्यूट्रॉनमध्ये दोन "खाली" आणि एक "अप" असतात. “अप” आणि “डाउन” हे क्वार्कचे दोन “फ्लेवर्स” किंवा वाण आहेत.  - बॅरिअन्स तीन क्वार्कपासून बनलेले संमिश्र फर्मियन आहेत, उदा. प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉन हे बॅरिऑन आहेत  - हॅड्रोन्स फक्त क्वार्कपासून बनलेले असतात, उदा., बॅरिऑन हे हॅड्रॉन असतात.

[ब]. BOSONS मध्ये पूर्णांक मूल्यांमध्ये फिरकी असते (0, 1, 2, 3, ....)   - बोसॉन्स बोस-आईन्स्टाईन आकडेवारीचे अनुसरण करतात; पूर्णांक फिरकी आहे.   - नाव दिले सत्येंद्र नाथ बोस (1894-1974), ज्यांनी आइन्स्टाईनसह, बोसॉन वायूच्या सांख्यिकीय थर्मोडायनामिक्समागील मुख्य कल्पना विकसित केल्या.   - पाउली बहिष्कार तत्त्वाचे पालन करू नका, म्हणजे, दोन समान बोसॉन समान क्वांटम स्थिती किंवा त्याच क्वांटम क्रमांकासह अंतराळातील समान स्थान व्यापू शकतात. ते दोघे एकाच दिशेने फिरू शकतात,   - प्राथमिक बोसॉन म्हणजे फोटॉन, ग्लुऑन, झेड बोसॉन, डब्ल्यू बोसॉन आणि हिग्ज बोसॉन. हिग्ज बोसॉनमध्ये स्पिन=0 आहे तर गेज बोसॉन (म्हणजे फोटॉन, ग्लुऑन, झेड बोसॉन आणि डब्ल्यू बोसॉन) स्पिन=1 आहे.

[सी] संमिश्र कण - संमिश्र कण त्यांच्या घटकांवर अवलंबून बोसॉन किंवा फर्मियन असू शकतात.  - समसंख्येच्या फर्मिअन्सने बनलेले सर्व संमिश्र कण बोसॉन असतात (कारण बोसॉनमध्ये पूर्णांक स्पिन असते आणि फर्मिअन्समध्ये विषम अर्ध-पूर्णांक स्पिन असतात).   – सर्व मेसॉन हे बोसॉन आहेत (कारण सर्व मेसॉन (समान वस्तुमान संख्या असलेले स्थिर केंद्रके म्हणजे बोसॉन उदा. ड्युटेरियम, हेलियम-४, कार्बन-१२ इ.).  - संमिश्र बोसॉन देखील पाउली अपवर्जन तत्त्व पाळत नाहीत.   - एकाच क्वांटम अवस्थेतील अनेक बोसॉन एकत्र होऊन तयार होतात.बोस-आईनस्टाईन कंडेन्सेट (BEC).”

***