नील्स बोर संस्थान और ALICE सहयोग के शोधकर्ताओं ने ब्रह्मांड के प्रारंभिक चरणों में मौजूद एक प्रकार के पदार्थ को दोहराने में सफलता प्राप्त की। ऐसा करने के लिए, उन्होंने प्रकाश की गति के करीब की गति से ऑक्सीजन-16 और नियॉन-20 के नाभिकों को टकराया।
इस प्रक्रिया ने क्वार्क और ग्लूऑन का प्लाज्मा उत्पन्न किया, जिसे ब्रह्मांड के सबसे आदिम रूप में वर्गीकृत किया गया है। इस अध्ययन ने यह भी प्रदर्शित किया कि सीसा (लेड) से काफी छोटे नाभिक इस चरम अवस्था का उत्पादन करने में सक्षम हैं।
यह टक्कर स्विट्जरलैंड में स्थित CERN में होती है। जब ये नाभिक प्रकाश की गति के बहुत करीब की गति से मिलते हैं, तो उनके घटक क्वार्क और ग्लूऑन के इस प्लाज्मा की एक नन्ही बूंद बनाते हैं। यह बूंद एक सेकंड के अंश तक बनी रहती है इससे पहले कि यह फैल जाए।
यह पदार्थ की अवस्था ब्रह्मांड के पहले दसवें सेकंड के दौरान प्रमुख रही होगी। उस समय, तापमान इतना अधिक था कि प्रोटॉन और न्यूट्रॉन अभी तक नहीं बने थे; क्वार्क और ग्लूऑन मुक्त थे।
प्रायोगिक परिदृश्य का विस्तार
पहले, इस तरह के प्रयोग मुख्य रूप से भारी नाभिकों, जैसे सीसा के नाभिकों से जुड़ी टक्करों से संबंधित थे। नया कार्य इस दृष्टिकोण का विस्तार करता है कि कैसे छोटे परमाणु नाभिकों का उपयोग करके इस आदिम पदार्थ — जिसे एक लघु बिग बैंग कहा जा सकता है — को पुन: उत्पन्न किया जा सकता है।
प्रयोग के नेतृत्व के लिए जिम्मेदार एसोसिएट प्रोफेसर यू झोउ ने टिप्पणी की कि यह खोज पदार्थ को ऐसी अवस्था तक पहुंचने के लिए आवश्यक स्थितियों को परिभाषित करने में सहायता करती है।
चूंकि प्लाज्मा सीधे अवलोकन के लिए बहुत तेज़ी से विघटित हो जाता है, वैज्ञानिक प्रभाव के बाद बचे हुए का विश्लेषण करते हैं। टक्कर से निकलने वाले कण अपने साथ एक पैटर्न लाते हैं जो प्रक्रिया शुरू करने वाले नाभिक की संरचना को दर्शाता है। ऑक्सीजन के मामले में, पैटर्न अधिक गोलाकार होता है, जबकि नियॉन एक बॉलिंग पिन के समान आकार अपनाता है।
नील्स बोर संस्थान के पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता और अध्ययन के सह-लेखक एमिल गोर्म डाहलबैक नीलसन ने विधि समझाने के लिए एक सादृश्य का उपयोग किया: यह किसी वस्तु को रोशन करने और उसकी छाया देखने जैसा है। इसी तरह, कणों की गति अदृश्य नाभिक के बारे में जानकारी प्रदान करती है।
परमाणु नाभिकों की ज्यामिति का अध्ययन सात दशकों से अधिक समय से भौतिकी में रुचि का विषय रहा है। यह विषय नील्स बोर संस्थान के पथ का भी हिस्सा है, क्योंकि एगे बोर के परमाणु संरचना पर काम ने उन्हें 1975 में मिले भौतिकी के नोबेल पुरस्कार के लिए मौलिक आधार प्रदान किया था।
यह ज्यामिति केवल आकार तक ही सीमित नहीं है; यह इंगित करती है कि प्रोटॉन और न्यूट्रॉन कैसे व्यवस्थित होते हैं और प्रकृति के चार मूलभूत बलों में से एक, मजबूत बल के बारे में सुराग प्रदान करती है।
नाभिकीय अनुसंधान में नया दृष्टिकोण
यह शोध एक अलग कार्यप्रणाली प्रस्तुत करता है। केवल कम ऊर्जा पर नाभिकों पर ध्यान केंद्रित करने के बजाय, वैज्ञानिक परिणामी कणों द्वारा छोड़े गए निशानों की पहचान करने के लिए चरम टक्करों का उपयोग करते हैं।
अगला नियोजित परीक्षण और भी छोटे नाभिकों, जैसे हीलियम-4, का उपयोग करेगा। शोधकर्ता उन नाभिकों के आकार में कमी की अधिकतम सीमा निर्धारित करने की कोशिश कर रहे हैं जो क्वार्क और ग्लूऑन प्लाज्मा के उत्पादन की अनुमति देती है।
झोउ ने इस बात पर जोर दिया कि आकर्षक पहलू यह क्षमता है कि एक ही प्रयोग का उपयोग परमाणु नाभिकों के संगठन की जांच करने और ब्रह्मांड की शुरुआत में पदार्थ के उद्भव की गहरी समझ प्राप्त करने दोनों के लिए किया जा सके।
इस प्रकार, यह प्रयोग भौतिकी के दो केंद्रीय प्रश्नों के बीच एक संबंध स्थापित करता है: नाभिक कैसे संरचित होते हैं और ब्रह्मांड की प्रारंभिक अवस्थाओं में पदार्थ कैसे उत्पन्न हुआ।