উচ্চতর ডব্লিউ বোসন ভর স্ট্যান্ডার্ড মডেলের আর্মারে চিঙ্কসের ইঙ্গিত দেয়

দ্য কণা পদার্থবিদ্যার আদর্শ মডেল বহু দশক ধরে পরীক্ষা-নিরীক্ষার পর কঠোর পরীক্ষায় শনাক্ত হয়েছে, এবং 2012 সালে হিগস বোসন আবিষ্কার ধাঁধার শেষ পর্যবেক্ষণমূলক অংশ প্রদান করে। কিন্তু এটি পদার্থবিদদেরকে মডেলের ভবিষ্যদ্বাণীর বাইরে নতুন পদার্থবিদ্যার সন্ধান করতে দৃঢ়ভাবে আটকায়নি। প্রকৃতপক্ষে, আমরা জানি মডেলটি অসম্পূর্ণ হতে হবে কারণ এটি মহাকর্ষকে অন্তর্ভুক্ত করে না বা মহাবিশ্বে অন্ধকার পদার্থের উপস্থিতির জন্য অ্যাকাউন্ট করে না। বা এটি মহাবিশ্বের সম্প্রসারণের ত্বরান্বিত হারের জন্য দায়ী হতে পারে না, যা অনেক পদার্থবিদ অন্ধকার শক্তিকে দায়ী করেন।

ফার্মিলাবের CDF II সহযোগিতায় W বোসনের একটি নতুন সুনির্দিষ্ট পরিমাপ থেকে স্ট্যান্ডার্ড মডেলের কীভাবে সংশোধনের প্রয়োজন হতে পারে তার সর্বশেষ ইঙ্গিত। এই পরিমাপটি স্ট্যান্ডার্ড মডেলের পূর্বাভাসের চেয়ে ডাব্লু বোসনের জন্য একটি পরিসংখ্যানগতভাবে উল্লেখযোগ্য উচ্চ ভর প্রদান করেছে – সহযোগিতার মতে, সাতটি স্ট্যান্ডার্ড বিচ্যুতির ক্রম অনুসারে নতুন কাগজ সায়েন্স জার্নালে প্রকাশিত। এটি ডাব্লু বোসনের ভরের পূর্ববর্তী নির্ভুল পরিমাপের সাথেও দ্বন্দ্ব করে।

“সিডিএফ সহযোগিতার দ্বারা রিপোর্ট করা ডাব্লু বোসন ভরের আশ্চর্যজনকভাবে উচ্চ মান স্ট্যান্ডার্ড মডেলের কেন্দ্রস্থলে একটি মৌলিক উপাদানকে সরাসরি চ্যালেঞ্জ করে, যেখানে পরীক্ষামূলক পর্যবেক্ষণযোগ্য এবং তাত্ত্বিক ভবিষ্যদ্বাণী উভয়ই দৃঢ়ভাবে প্রতিষ্ঠিত এবং ভালভাবে বোঝা গেছে বলে মনে করা হয়েছিল,” ক্লাউডিও ক্যাম্পাগনারি ( ইউনিভার্সিটি অফ ক্যালিফোর্নিয়া, সান্তা বারবারা) এবং মার্টিজন মুলডার্স (CERN) লিখেছেন একটি সহগামী দৃষ্টিকোণ. “আবিষ্কার … মহাবিশ্বের পদার্থ এবং শক্তির সবচেয়ে মৌলিক কাঠামোর বর্তমান বোঝার উপর একটি উত্তেজনাপূর্ণ নতুন দৃষ্টিকোণ সরবরাহ করে।”

এটি বলেছিল, পদার্থবিদরা আগেও এখানে এসেছেন: উত্তেজনাপূর্ণ নতুন পদার্থবিজ্ঞানের ইঙ্গিত দ্বারা উদ্বিগ্ন হয়েছিলেন শুধুমাত্র তাদের আশাকে ধূলিসাৎ করার জন্য আরও প্রমাণ এসেছে। অসাধারণ দাবির জন্য অসাধারণ প্রমাণের প্রয়োজন হয় এবং এটি অবশ্যই একটি অসাধারণ দাবি। “যদি সত্য হয় তবে এটি গুরুত্বপূর্ণ কারণ স্ট্যান্ডার্ড মডেলটি ভুল হবে,” ক্যালটেকের একজন পদার্থবিদ ক্লিফোর্ড চেউং আর্সকে বলেছেন। “কিন্তু পরীক্ষায় স্পষ্ট মতবিরোধ অপরিসীম সতর্কতা জারি করে।”

স্ট্যান্ডার্ড মডেল মহাবিশ্বের মৌলিক বিল্ডিং ব্লক এবং কিভাবে পদার্থ বিবর্তিত হয়েছে তা বর্ণনা করে। এই ব্লকগুলিকে দুটি মৌলিক গোষ্ঠীতে ভাগ করা যেতে পারে: ফার্মিয়ন এবং বোসন। ফার্মিয়নগুলি মহাবিশ্বের সমস্ত পদার্থ তৈরি করে এবং লেপটন এবং কোয়ার্ক অন্তর্ভুক্ত করে। লেপটন হল এমন কণা যা পারমাণবিক নিউক্লিয়াসকে একসাথে ধরে রাখার সাথে জড়িত নয়, যেমন ইলেক্ট্রন এবং নিউট্রিনো। তাদের কাজ হল পারমাণবিক ক্ষয়ের মাধ্যমে পদার্থকে দুর্বল পারমাণবিক বল ব্যবহার করে অন্যান্য কণা এবং রাসায়নিক উপাদানে পরিবর্তন করতে সাহায্য করা। কোয়ার্কগুলি পারমাণবিক নিউক্লিয়াস তৈরি করে।

বোসন হল সেই বন্ধন যা অন্যান্য কণাকে একত্রে আবদ্ধ করে। বোসন এক কণা থেকে অন্য কণাতে চলে যায় এবং এটি শক্তির জন্ম দেয়। চারটি বল-সম্পর্কিত “গেজ বোসন” আছে। গ্লুওন শক্তিশালী পারমাণবিক শক্তির সাথে যুক্ত: এটি একটি পরমাণুর নিউক্লিয়াসকে একসাথে “আঠা” করে। ফোটন ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বল বহন করে, যা আলোর জন্ম দেয়। W এবং Z বোসন দুর্বল পারমাণবিক বল বহন করে এবং বিভিন্ন ধরনের পারমাণবিক ক্ষয়ের জন্ম দেয়। এবং তারপরে রয়েছে হিগস বোসন, হিগস ক্ষেত্রের একটি প্রকাশ। হিগস ক্ষেত্র হল একটি অদৃশ্য সত্তা যা মহাবিশ্বে বিস্তৃত। হিগস ক্ষেত্র এবং কণার মধ্যে মিথস্ক্রিয়াগুলি কণাকে ভর প্রদান করতে সাহায্য করে, যে কণাগুলি বৃহত্তর ভরের সাথে আরও দৃঢ়ভাবে যোগাযোগ করে।

ডব্লিউ বোসনকে স্ট্যান্ডার্ড মডেলের একটি মূল বিল্ডিং ব্লক হিসাবে বিবেচনা করা হয়, এবং এর ভরের পরিমাপ উন্নত করা পদার্থবিদদের স্ট্যান্ডার্ড মডেলটিকে পরিমার্জন এবং পরীক্ষা চালিয়ে যেতে সহায়তা করে। কিন্তু এটি একটি চতুর পরিমাপ করা. যেমন আরস বিজ্ঞান সম্পাদক জন টিমার 2012 সালে রিপোর্ট করেছেন:

[The W boson] ছিল প্রথম সনাক্ত 1980-এর দশকে CERN-এর SPS অ্যাক্সিলারেটরে, যা এখন অ্যাক্সিলারেটর চেইনের অংশ যা LHC-কে ফিড করে। তারপর থেকে, বিভিন্ন এক্সিলারেটর এর ভরের একটি অনুমান প্রদান করার জন্য পর্যাপ্ত Ws তৈরি করেছে, তাদের সকলেই এটিকে 80GeV-এর উপরে, প্রায় 100MeV এর ত্রুটি পরিসরে স্থাপন করেছে।

যেহেতু আমরা সরাসরি হার্ডওয়্যার দিয়ে ডাব্লু বোসন সনাক্ত করতে পারি না, তাই গবেষকদের ভর এবং শক্তি যোগ করতে হয়েছে যা ক্ষয় হলে মুক্তি পায়। এর মধ্যে রয়েছে যে কোনো ফোটন দ্বারা বাহিত শক্তি, কণার ভর এবং ভরবেগ এবং দ্রুত গতিশীল নিউট্রিনো দ্বারা বাহিত কোনো শক্তির অনুমান, যা কোনো চিহ্ন ছাড়াই ডিটেক্টরের মধ্য দিয়ে যায়। ভর অনুমানের অবশিষ্ট ত্রুটিগুলি এই বিভিন্ন প্রক্রিয়ার অনিশ্চয়তা থেকে আসে।

CDF II টিম 10 বছরের রেকর্ড করা ডেটার মাধ্যমে একত্রিত করেছে, যার পরিমাণ প্রায় 4 মিলিয়ন প্রার্থী ডব্লিউ বোসন ইভেন্ট, এবং 80.433GeV, ± 0.9.4 ভর নিয়ে এসেছে। এটি 2012 সালে CDF II (80.387GeV, ± 0.02) এবং CERN-এ ATLAS দ্বারা তৈরি করা ডব্লিউ বোসনের ভরের পূর্ববর্তী পরিমাপের সাথে অসামঞ্জস্যপূর্ণ। 2018 সালে (80.370GeV, ± 19)।

“এটি একটি বিস্ময়কর ফলাফল, কারণ এটি শুধুমাত্র স্ট্যান্ডার্ড মডেলের সাথে তাত্পর্যপূর্ণ উত্তেজনার মধ্যেই নয় – যা নিজেই একটি খারাপ জিনিস হবে না যেমন এটি নির্দেশ করবে [new] পদার্থবিদ্যা সম্ভবত এলএইচসি দ্বারা অনুসন্ধানযোগ্য – তবে পূর্ববর্তী পরিমাপের সাথে কিছুটা উত্তেজনাও রয়েছে, “ক্যালটেক পদার্থবিদ মিশেল পাপুচি আর্সকে বলেছেন।