पदार्थ-प्रतिपदार्थ (मैटर-एंटीमैटर) विषमता

संदर्भ

सर्न (CERN) के लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर (LHC) से जुड़े भौतिकविदों ने हाल ही में पहली बार बैरियन्स के क्षय में ‘चार्ज पैरिटी वॉयलेशन’ (Charge-Parity Violation) का अवलोकन किया है।

• यह सफलता भौतिकी के सबसे गहन रहस्यों में से एक इस पर प्रकाश डालती है, कि ब्रह्मांड मुख्यतः पदार्थ (Matter) से बना है, प्रतिपदार्थ (Antimatter) से नहीं।

प्रतिपदार्थ (एंटीमैटर) क्या है?

• प्रतिपदार्थ (एंटीमैटर) पदार्थ का दर्पण प्रतिबिंब है, जिसमें समान द्रव्यमान परंतु विपरीत आवेश वाले कण होते हैं।
• उदाहरण
• • इलेक्ट्रॉन (e⁻) ↔ पॉजीट्रॉन (a⁺)
  • प्रोटॉन (p⁺) ↔ एंटीप्रोटॉन (p⁻)
  • न्यूट्रॉन (n) ↔ एंटीन्यूट्रॉन (n)
• जब पदार्थ और प्रतिपदार्थ मिलते हैं, तो वे एक दूसरे को नष्ट कर देते हैं तथा शुद्ध ऊर्जा (गामा किरणें या प्राथमिक कण) मुक्त करते हैं, जो कण भौतिकी और ब्रह्मांड विज्ञान के लिए केंद्रीय प्रक्रिया है।

ब्रह्मांडीय रहस्य

• बिग बैंग सिद्धांत के अनुसार, पदार्थ और प्रतिपदार्थ समान मात्रा में उत्पन्न होने चाहिए थे। हालाँकि, प्रेक्षणीय ब्रह्मांड में लगभग पूरी तरह से पदार्थ ही मौजूद है।
  • यह असंतुलन भौतिकी के नियमों द्वारा पदार्थ और प्रतिपदार्थ के संबंध में कुछ विषमता की ओर इशारा करता है।

‘चार्ज पैरिटी वॉयलेशन’ क्या है?

• C (आवेश संयुग्मन): कणों की प्रतिकणों से अदला-बदली।
• P (समता): स्थानिक निर्देशांकों का प्रतिबिंबन।
• CP सममिति: यह बताता है कि यदि C और P दोनों संक्रियाएँ एक साथ लागू की जाती हैं, तो भौतिकी के नियम अपरिवर्तित रहेंगे।
• CP वॉयलेशन: यह तब होता है, जब यह सममिति भंग हो जाती है, अर्थात् इन परिवर्तनों के अंतर्गत पदार्थ का व्यवहार प्रतिपदार्थ से भिन्न होता है।

यह क्यों मायने रखती है?

• वर्ष 1967 में, भौतिक विज्ञानी आंद्रेई सखारोव ने ब्रह्मांड में पदार्थ निर्माण हेतु आवश्यक तीन शर्तों की रूपरेखा प्रस्तुत की:
  • बैरियन संख्या उल्लंघन- प्रतिबैरियन की तुलना में अधिक बैरियन (पदार्थ) का निर्माण होना चाहिए।
  • ‘चार्ज पैरिटी वॉयलेशन’- भौतिकी के नियमों को प्रतिपदार्थ की तुलना में पदार्थ को प्राथमिकता देनी चाहिए।
  • तापीय संतुलन से विचलन- पारस्परिक विनाश को रोकने के लिए अंतःक्रियाओं का असंतुलित होना आवश्यक है।
• CERN की नवीनतम खोज दूसरी शर्त को पूरा करती है और इस सैद्धांतिक पहेली का एक महत्त्वपूर्ण हिस्सा प्रस्तुत करती है।
• यह बैरियन्स में ‘चार्ज पैरिटी वॉयलेशन’ का पहला अवलोकन है। इससे पहले, यह केवल मेसॉन (क्वार्क-एंटीक्वार्क कण) में ही देखा गया था।
• चूँकि बैरियन (प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की तरह) समस्त दृश्यमान पदार्थ का निर्माण करते हैं, इसलिए यह खोज यह समझने के लिए महत्त्वपूर्ण है कि ब्रह्मांड में प्रतिपदार्थ की तुलना में पदार्थ अधिक क्यों है।

महत्त्व: मानक मॉडल बनाम नई भौतिकी

• कण भौतिकी का मानक मॉडल (SM) CKM (कैबिबो-कोबायाशी-मास्कावा) मैट्रिक्स से जुड़े एक तंत्र के माध्यम से कण-आणविक विखंडन का पूर्वानुमान करता है, जो बताता है कि क्वार्क कैसे मिश्रित और क्षय होते हैं।
• हालाँकि, SM द्वारा पूर्वानुमानित कण-आणविक विखंडन की मात्रा ब्रह्मांड में देखे गए पदार्थ-प्रतिपदार्थ (मैटर-एंटीमैटर) असंतुलन को समझने के लिए बहुत कम है।
• इसलिए, यह परिणाम मानक मॉडल से परे नए भौतिकी सिद्धांतों या कणों के लिए नई संभावनाएँ उत्पन्न करता है, जो लुप्त प्रतिपदार्थ की व्याख्या कर सकते हैं।

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