Amplitude analysis of radiative decays into system
BESIII डिटेक्टर द्वारा एकत्रित $2.7\psi(3686)\pi^0\pi^0J/\psif_2(1270)$ को एकमात्र महत्वपूर्ण टेंसर अनुनाद के रूप में पहचानता है, साथ ही भविष्य के घटनात्मक मॉडलिंग के लिए बिन्ड लॉग-लाइक्लीहुड परिणाम प्रदान करता है।
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उपपरमाणु जगत में, पदार्थ कुछ मौलिक कणों से बना है जो अन्य कणों द्वारा ले जाए जाने वाले बलों के माध्यम से परस्पर क्रिया करते हैं। इनमें से, स्ट्रॉन्ग फोर्स (प्रबल बल) नाभिक को एक साथ थामे रखता है, और इसका व्यवहार क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स नामक एक सिद्धांत द्वारा वर्णित किया जाता है। यह सिद्धांत भविष्यवाणी करता है कि जबकि अधिकांश पदार्थ क्वार्क्स से बना है, वहां ऐसे कण भी होने चाहिए जो पूरी तरह से स्वयं बल-वाहक कणों से बने हों, जिन्हें ग्लूऑन कहा जाता है। इन काल्पनिक वस्तुओं को 'ग्लूबॉल्स' कहा जाता है, जो शुद्ध ऊर्जा और बल के बंडल होंगे, जिनके भीतर कोई क्वार्क नहीं होगा। उन्हें खोजना आधुनिक भौतिकी की सबसे निरंतर चुनौतियों में से एक रहा है क्योंकि वे अस्थिर होने और साधारण कणों से अलग पहचानना कठिन होने की उम्मीद की जाती है। भौतिक विज्ञानी उन्हें उच्च गति पर कणों को आपस में टकराकर और यह देखकर खोजने की कोशिश करते हैं कि वे कैसे टूटते हैं, इस उम्मीद में कि वे एक ऐसा पैटर्न देख सकें जिसे क्वार्क्स के किसी भी ज्ञात संयोजन द्वारा समझाया नहीं जा सकता।
बीजिंग इलेक्ट्रॉन पॉज़िट्रॉन कोलाइडर में BESIII डिटेक्टर का उपयोग कर रहे शोधकर्ताओं के एक दल ने एक विशिष्ट प्रकार के कण क्षय (डिके) का अध्ययन करके इस समस्या पर एक ताज़ा दृष्टिकोण अपनाया है। उन्होंने पर ध्यान केंद्रित किया, जो एक भारी कण है जो एक चार्म क्वार्क और उसके प्रतिद्रव्य (एंटीमैटर) साथी से बना है। जब यह कण क्षय होता है, तो यह प्रकाश की एक चमक, या एक फोटॉन, उत्सर्जित कर सकता है और पीछे न्यूट्रल पायोंस (neutral pions) का एक जोड़ा छोड़ सकता है, जो क्वार्क्स से बने बहुत हल्के कण हैं। शोधकर्ताओं ने 2.7 बिलियन से अधिक इन क्षयों वाले एक विशाल डेटासेट का विश्लेषण किया। ऊर्जा और संवेग के परिणामस्वरूप उत्पन्न होने वाले कणों को सावधानीपूर्वक मापकर, उन्होंने पायोंस के जोड़ों के द्रव्यमान का पुनर्निर्माण किया ताकि यह देखा जा सके कि क्या डेटा में कोई छिपी हुई संरचना दिखाई देती है। उनका लक्ष्य इन कणों के व्यवहार को किसी पूर्व-निर्धारित सिद्धांत में फिट करने के लिए मजबूर किए बिना मैप करना था, जिससे प्राकृतिक पैटर्न स्वयं उभर सकें।
दल ने पायॉन जोड़ों के बीच होने वाली परस्पर क्रिया का विस्तृत विश्लेषण किया, और डेटा को उनके स्पिन और समरूपता (सिमेट्री) के आधार पर विभिन्न श्रेणियों में विभाजित किया। उन्होंने पाया कि सबसे सरल, निम्न-ऊर्जा अंतःक्रियाओं, जिन्हें स्केलर वेव्स कहा जाता है, का व्यवहार जटिल था और इसमें कई ओवरलैपिंग रेजोनेंस (अनुनाद) के संकेत मिले, जो अस्थायी अवस्थाएं हैं जहाँ कण क्षण भर के लिए एक साथ जुड़ जाते हैं। यह पैटर्न बहुत समान था जो के एक संबंधित कण के पिछले अध्ययनों में देखा गया था। हालांकि, जब उन्होंने अधिक जटिल, उच्च-ऊर्जा अंतःक्रियाओं, जिन्हें टेंसर वेव्स कहा जाता है, को देखा, तो परिणाम बहुत शांत थे। नामक एक सुविख्यात कण के अलावा, डेटा ने अध्ययन किए गए द्रव्यमान रेंज में किसी भी अन्य विशिष्ट संरचना या रेजोनेंस का कोई प्रमाण नहीं दिखाया।
यह नई संरचनाओं की अनुपस्थिति एक महत्वपूर्ण खोज है क्योंकि कई सिद्धांतों ने भविष्यवाणी की थी कि एक टेंसर वेव के गुणों वाला एक ग्लूबॉल इस विशिष्ट द्रव्यमान सीमा में, लगभग 1 से 3 बिलियन इलेक्ट्रॉन वोल्ट के बीच, दिखाई देना चाहिए। शोधकर्ताओं ने अत्यधिक सावधानी के साथ डेटा की जांच की, जिसमें त्रुटि या बैकग्राउंड शोर के हर संभावित स्रोत को ध्यान में रखा गया, जिसमें उनके डिटेक्टरों द्वारा किसी कण को गलत पहचानने की दुर्लभ संभावना भी शामिल थी। उन्होंने पाया कि डेटा वास्तव में एक नए रेजोनेंस के अस्तित्व का समर्थन नहीं करता है जिसे टेंसर ग्लूबॉल के रूप में पहचाना जा सके। हालांकि इस अध्ययन में मायावी ग्लूबॉल नहीं मिला, लेकिन इसने एक बहुत ही सटीक मानचित्र प्रदान किया कि वास्तव में वहां क्या है, कई संभावनाओं को खारिज किया और एक स्वच्छ डेटासेट प्रदान किया जिसका उपयोग अन्य वैज्ञानिक अपने सिद्धांतों को परिष्कृत करने के लिए कर सकते हैं। यह कार्य पुष्टि करता है कि इन शुद्ध-ग्लूऑन कणों की खोज कठिन बनी हुई है, लेकिन यह इस ऊर्जा क्षेत्र में ज्ञात कणों के परिदृश्य को स्पष्ट रूप से परिभाषित करके भविष्य के अन्वेषणों के लिए एक ठोस आधार प्रदान करता है।
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