लार्ज ह्याड्रन कोलाइडरले पत्ता लगायो हालसम्मकै सर्वाधिक गह्रुङ्गो ‘एन्टिम्याटर पार्टिकल’

काठमाडौं ।

विश्वकै सबैभन्दा ठूलो वैज्ञानिक प्रयोगले फेरि नयाँ कीर्तिमान कायम गरेको छ। यसपटक, यसले अहिलेसम्म पत्ता लागेको सबैभन्दा भारी एण्टिम्याटर कणको संकेत फेला पारेको छ।

अहिलेसम्म बनाइएको सबैभन्दा शक्तिशाली कण त्वरक अर्थात् पार्टिकल एक्सलरेटर मानिने लार्ज ह्याड्रन कोलाइडर (एलएचसी) ले वैज्ञानिकहरूलाई ब्रह्माण्डको पहिलो सेकेन्डभन्दा पनि कम समयको अवस्थाबारे झल्को दिएको छ।

यो एण्टिम्याटर कण एक विशाल पदार्थ कण हाइपरहेलियम-४ को जोडी हो। यसको खोजले “सामान्य पदार्थले ब्रह्माण्डमा प्रभुत्व कसरी जमायो?” भन्ने रहस्य समाधान गर्न मद्दत गर्न सक्छ।

यो असन्तुलनलाई “म्याटर-एण्टिम्याटर असमानता” भनिन्छ। पदार्थ र एण्टिम्याटर कण एकआपसमा ठोक्किँदा उर्जा उत्पन्न गर्दै एकअर्कालाई नष्ट गर्छन्। यदि ब्रह्माण्डको सुरुवातमा यी दुईबीच कुनै असन्तुलन नआएको भए, आजको ब्रह्माण्ड सायद धेरै खाली र कम रोचक हुने थियो।

एलएचसीले पहिले पनि प्रारम्भिक ब्रह्माण्डका बारेमा अवधारणापरक खोजहरू गरेको छ। स्विजरल्याण्डको जेनेभा नजिक १७ माइल (२७ किलोमिटर) लामो भूमिगत लूपमा चल्ने एलएचसी विशेष गरी हिग्स बोसोन कणको खोजका लागि प्रसिद्ध छ। हिग्स बोसोन “हिग्स क्षेत्र” को संदेशवाहक कण हो, जसले प्रारम्भिक ब्रह्माण्डमा अन्य कणहरूलाई तौल दिने काम गरेको थियो।

एलएचसीमा भएका टक्करहरूले “क्वार्क-ग्लूअन प्लाज्मा” नामक पदार्थको अवस्था सिर्जना गर्छन्। यो घनीभूत प्लाज्मा त्यो “प्रारम्भिक सुप” सँग मिल्दोजुल्दो छ, जसले बिग बाङ्गको एक-मिलियनौँ सेकेन्डपछि ब्रह्माण्डलाई भरिदिएको थियो।

यस्तो प्लाज्माबाट “हाइपरन्युक्लियाई” नामक अजीव कणहरू र तिनका एण्टिम्याटर जोडीहरू उत्पन्न हुन्छन्। यिनले वैज्ञानिकहरूलाई प्रारम्भिक ब्रह्माण्डका अवस्थाहरूको झल्को दिन्छन्।

हाइपरन्युक्लियाई कणहरूमा सामान्य परमाणु केन्द्रक (जस्तै प्रोटोन र न्युट्रोन) सँगै अस्थिर कणहरू “हाइपरोन” हुन्छन्। प्रोटोन र न्युट्रोन “अप” र “डाउन” क्वार्कहरूबाट बनेका हुन्छन्, तर हाइपरोनहरूमा “स्ट्रेन्ज क्वार्क” समेत पाइन्छ।

हाइपरन्युक्लियाई कण पहिलो पटक लगभग सात दशकअघि, ब्रह्माण्डको गहिरो अन्तरिक्षबाट पृथ्वीमा वर्षा हुने चार्ज भएको कणको समूह—”कस्मिक रे”—बाट पत्ता लगाइएका थिए। तर, यिनीहरू प्रकृतिमा निकै दुर्लभ हुन्छन् र प्रयोगशालामा बनाउनु र अध्ययन गर्नु कठिन छ। यसैले, यी कणहरू अझैसम्म पनि रहस्यमय बनेका छन्।

हाइपरहेलियम-४ को एण्टिम्याटर जोडी “एण्टिहाइपरन्युक्लियाई” कणको पहिलो प्रमाण एएलआईसीई डिटेक्टरमा एलएचसीमा फेला परेको छ।

एलएचसीमा भएका नौवटा प्रमुख प्रयोगहरू मध्ये अधिकांशले प्रोटोनहरूलाई प्रकाशको गतिको नजिक ठोक्काएर आफ्नो नतिजा उत्पन्न गर्छन्। तर एएलआईसीई सहयोगले ठूला कणहरू, प्राय: लेड परमाणुहरूको “आयनहरू,” ठोक्काएर क्वार्क-ग्लूअन प्लाज्मा बनाउँछ।

फलाम आयनहरूको टक्कर धेरै मात्रामा हाइपरन्युक्लियाई उत्पादन गर्न आदर्श मानिन्छ। तर, हालसम्म, भारी-आयन टक्कर गर्ने वैज्ञानिकहरूले केवल सबैभन्दा हल्का हाइपरन्युक्लियाई, हाइपरट्राइटन, र यसको एण्टिम्याटर जोडी, एण्टिहाइपरट्राइटन, मात्र अवलोकन गर्न सकेका थिए।

तर, यो स्थिति २०२४ को सुरुमा परिवर्तन भयो। न्यूयोर्कस्थित रिलेटिभिस्टिक हेभी आयन कोलाइडर (आरएचआईसी) को प्रयोगबाट वैज्ञानिकहरूले एण्टिहाइपरहाइड्रोजन-४ पत्ता लगाए। यो कण एक एण्टिप्रोटोन, दुई एण्टिन्युट्रोन, र “एण्टिलाम्ब्डा” भनिने क्वार्कयुक्त कणबाट बनेको हुन्छ।

अब एएलआईसीईले यसभन्दा भारी एण्टिहाइपरन्युक्लियाई कण, एण्टिहाइपरहेलियम-४, पत्ता लगाएको छ। यो कण दुई एण्टिप्रोटोन, एक एण्टिन्युट्रोन, र एक एण्टिलाम्ब्डाबाट बनेको छ।

यो भारी एण्टिम्याटर हाइपरन्युक्लियाई कणको पत्ता लगाउने डाटा २०१८ मा भएका लेड-लेड ठोक्कावटबाट आएको हो। एण्टिहाइपरहेलियम-४ को उपस्थितिलाई यसका अन्य कणहरूमा भएको विघटन र तिनको पहिचानबाट पुष्टि गरिएको हो।

एएलआईसीई वैज्ञानिकहरूले मेशिन लर्निङ प्रविधि प्रयोग गरी एण्टिहाइपरहेलियम-४ को चिन्ह डाटाबाट छुट्याए। यो प्रविधि एएलआईसीईको सामान्य खोज विधिहरूभन्दा उत्कृष्ट साबित भयो।

यसबाहेक एएलआईसीई टिमले एण्टिहाइपरहेलियम-४ र एण्टिहाइपरहाइड्रोजन-४ दुवैको द्रव्यमान मापन गर्‍यो। यी द्रव्यमानहरू हालका कण भौतिकशास्त्रका सिद्धान्तहरूसँग मेल खाने देखियो।

वैज्ञानिकहरूले यी कणहरूको लेड-लेड ठोक्कावटमा उत्पादित परिमाण पनि मापन गरे। यी परिमाणहरू एएलआईसीईका डाटासँग मेल खान्छन्, जसले देखाउँछ कि एलएचसीले उत्पन्न गर्न सक्ने उर्जामा बनेको क्वार्क-ग्लूअन प्लाज्माबाट पदार्थ र एण्टिम्याटर बराबर मात्रामा उत्पन्न हुन्छ।

यद्यपि ब्रह्माण्डमा पदार्थ/एण्टिम्याटरको असमानताको कारण अझै अज्ञात छ, एण्टिहाइपरहेलियम-४ र एण्टिहाइपरहाइड्रोजन-४ यस रहस्य समाधान गर्न महत्त्वपूर्ण सुराग प्रदान गर्न सक्छन्।