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Thursday, April 22, 2021

द म्यूऑन मैग्नेटिक मोमेंट फिट्स जस्ट फाइन: स्ट्रेंथ ऑफ सब-एटॉमिक पार्टिकल मैग्नेटिक फील्ड अलाइन्स

मून का चुंबकीय क्षण

म्यूऑन के चुंबकीय क्षण के रहस्य के कलाकार की अवधारणा – एक उप-परमाणु कण के समान, लेकिन उससे भी अधिक भारी, एक इलेक्ट्रॉन (ग्रीक अक्षर म्यू द्वारा दर्शाया गया)। म्यूऑन के चुंबकीय क्षेत्र की ताकत का एक नया अनुमान सिद्धांत और प्रायोगिक माप के बीच के अंतर को बंद कर देता है, इसे कण भौतिकी के मानक मॉडल के अनुरूप लाया जाता है। साभार: दानी ज़ेम्बा, पेन स्टेट

उप-परमाणु कण के चुंबकीय क्षेत्र की ताकत का एक नया अनुमान कण भौतिकी के मानक मॉडल के साथ संरेखित करता है।

म्यूऑन के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र की ताकत का एक नया अनुमान – एक उप-परमाणु कण के समान, लेकिन उससे भी भारी, एक इलेक्ट्रॉन – सिद्धांत और प्रायोगिक माप के बीच के अंतर को बंद कर देता है, इसे उस मानक मॉडल के अनुरूप लाता है जिसमें निर्देशित कण होते हैं। दशकों तक भौतिकी।

वैज्ञानिकों के एक अंतरराष्ट्रीय दल द्वारा अनुसंधान का वर्णन करने वाला एक पेपर 8 अप्रैल, 2021 को पत्रिका में दिखाई देता है प्रकृति

बीस साल पहले, ब्रुकहेवन नेशनल लेबोरेटरी में एक प्रयोग में, भौतिकविदों ने पता लगाया कि म्यूऑन के “चुंबकीय क्षण” के मापन में क्या विसंगति प्रतीत होती है – इसके चुंबकीय क्षेत्र की ताकत – और माप क्या होना चाहिए, इसकी सैद्धांतिक गणना। भौतिक कणों या बलों की संभावना के रूप में अभी तक अनदेखा। नई खोज इस विसंगति को कम करती है, यह सुझाव देती है कि म्यूऑन का चुंबकत्व संभवतः रहस्यमय नहीं है। इस परिणाम को प्राप्त करने के लिए, प्रायोगिक आंकड़ों पर भरोसा करने के बजाय, शोधकर्ताओं ने अपनी गणना के हर पहलू को जमीन से ऊपर उठाया – बड़े पैमाने पर सुपरकंप्यूटिंग शक्ति की आवश्यकता वाले कार्य।

पेन स्टेट में भौतिकी के प्रोफेसर और शोध दल के प्रमुख ज़ोल्टन फोडर ने कहा, “प्रकृति की अधिकांश घटनाओं को हम कण भौतिकी के ‘मानक मॉडल’ के रूप में समझा सकते हैं।” “हम अकेले इस सिद्धांत के आधार पर कणों के गुणों की सटीक भविष्यवाणी कर सकते हैं, इसलिए जब सिद्धांत और प्रयोग मेल नहीं खाते हैं, तो हम उत्साहित हो सकते हैं कि हमें मानक मॉडल से परे कुछ नया, कुछ मिल सकता है।”

मानक मॉडल से परे नई भौतिकी की खोज के लिए, भौतिकविदों के बीच आम सहमति है कि सिद्धांत और माप के बीच असहमति पांच सिग्मा तक पहुंचनी चाहिए – एक सांख्यिकीय उपाय जो 3.5 मिलियन में लगभग 1 की संभावना के बराबर है।

म्यूऑन के मामले में, इसके चुंबकीय क्षेत्र का मापन मौजूदा सैद्धांतिक भविष्यवाणियों से लगभग 3.7 सिग्मा से विचलित हो गया। गूढ़, लेकिन भौतिकी के नियमों में एक नए ब्रेक की खोज की घोषणा करने के लिए पर्याप्त नहीं है। इसलिए, शोधकर्ताओं ने माप और सिद्धांत दोनों में सुधार करने के लिए या तो सिद्धांत और माप में सामंजस्य स्थापित किया है या सिग्मा को एक स्तर तक बढ़ा दिया है जो नई भौतिकी की खोज की घोषणा की अनुमति देगा।

“फॉनोर ने कहा, प्रायोगिक इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन एनालाइज़ेशन मापों पर निर्भर म्यूऑन के चुंबकीय क्षेत्र की ताकत का आकलन करने के लिए मौजूदा सिद्धांत।” “एक और दृष्टिकोण रखने के लिए, हमने एक पूरी तरह से सत्यापित सिद्धांत का उपयोग किया जो प्रयोगात्मक माप पर निर्भरता से पूरी तरह से स्वतंत्र था। हमने मूल समीकरणों के साथ शुरुआत की और जमीन से पूरे अनुमान का निर्माण किया। ”

नई गणना के लिए यूरोप के कई सुपर कंप्यूटर केंद्रों पर सैकड़ों लाखों सीपीयू घंटे की आवश्यकता थी और माप के अनुसार सिद्धांत को वापस लाना था। हालांकि, कहानी अभी खत्म नहीं हुई है। मून के चुंबकीय क्षण के नए, अधिक सटीक प्रयोगात्मक माप जल्द ही अपेक्षित हैं।

“अगर हमारी गणना सही है और नए माप कहानी को नहीं बदलते हैं, तो ऐसा प्रतीत होता है कि हमें म्यूऑन के चुंबकीय क्षण की व्याख्या करने के लिए किसी नए भौतिकी की आवश्यकता नहीं है – यह मानक मॉडल के नियमों का पालन करता है,” फोडर ने कहा। “हालांकि, नई भौतिकी की संभावना हमेशा मोहक होती है, यह सिद्धांत और प्रयोग संरेखण को देखने के लिए भी रोमांचक है। यह हमारी समझ की गहराई को दर्शाता है और अन्वेषण के नए अवसरों को खोलता है। ”

उत्साह खत्म हो गया है।

“हमारे परिणाम को अन्य समूहों द्वारा क्रॉस-चेक किया जाना चाहिए और हम उन्हें प्रत्याशित करते हैं,” फोडर ने कहा। “इसके अलावा, हमारी खोज का मतलब है कि पिछले सैद्धांतिक परिणामों और हमारे नए लोगों के बीच तनाव है। इस विसंगति को समझा जाना चाहिए। इसके अलावा, नए प्रयोगात्मक परिणाम पुराने के करीब हो सकते हैं या पिछले सैद्धांतिक गणना के करीब हो सकते हैं। हमारे पास कई वर्षों का उत्साह है। ”

संदर्भ: 21 अप्रैल २०२१, प्रकृति
DOI: 10.1038 / s41586-021-03418-1

फोडर के अलावा, शोध दल में स्ज़बोल्कोस बोरसैनी, जान एन। गुएन्थर, क्रिश्चियन होलब्लिंग, सैंडर डी। काट्ज़, लॉरेंट लेलोच, थॉमस लिपपार्ट, लॉरेंट लेलोच, कोहट्रोह मिउरा, लेटीज़िया परातो, कलमन के। सज़ाबो, फिन स्टोक्स, बालन कल्स शामिल हैं। । टोथ, सीसाबा तोरोक, लुकास वर्नहॉर्स्ट।

भाग लेने वाले संस्थानों में जर्मनी में वुपर्टल विश्वविद्यालय पेन स्टेट; जर्मनी में ज्यूलिक सुपरकंप्यूटिंग सेंटर; बुडापेस्ट, हंगरी में Eötvös विश्वविद्यालय; कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सैन डिएगो; जर्मनी में रेगेन्सबर्ग विश्वविद्यालय; ऐक्स मार्सिले यूनिव, मार्सिले, फ्रांस में यूनिवर्सिटो डी टूलॉन; जर्मनी में हेल्महोल्त्ज़ संस्थान मेंज़; कोबायाशी-मस्कवा इंस्टीट्यूट फॉर द ओरिजिन ऑफ पार्टिकल्स एंड यूनिवर्स, जापान में नागोया विश्वविद्यालय।

अनुसंधान जर्मन रिसर्च फाउंडेशन (DFG) द्वारा वित्त पोषित किया गया था; जर्मन संघीय शिक्षा और अनुसंधान मंत्रालय (BMBF); हंगरी राष्ट्रीय अनुसंधान, विकास और नवाचार कार्यालय; और ऐक्स-मार्सिले की उत्कृष्टता पहल, एक फ्रेंच इन्वेस्टीसेमेंट्स डीवेनियरफ कार्यक्रम, चेयर डी-एक्ससेलेंस पहल और लेबरैटो डी-एक्सेंसेंस के माध्यम से।

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