અવલોકન કરાયેલ સર્વોચ્ચ ઉર્જા પર "ટોપ ક્વાર્ક" વચ્ચે ક્વોન્ટમ એન્ટેંગલમેન્ટ  

CERN ના સંશોધકોએ "ટોચના ક્વાર્ક" અને ઉચ્ચતમ ઊર્જા વચ્ચેના ક્વોન્ટમ એન્ગલમેન્ટનું અવલોકન કરવામાં સફળતા મેળવી છે. આ પ્રથમ સપ્ટેમ્બર 2023 માં જાણ કરવામાં આવી હતી અને ત્યારથી પ્રથમ અને બીજા અવલોકન દ્વારા પુષ્ટિ કરવામાં આવી હતી. લાર્જ હેડ્રોન કોલાઈડર (LHC) ખાતે ઉત્પાદિત "ટોચના ક્વાર્ક" ની જોડીનો ઉપયોગ એન્ટેંગલમેન્ટનો અભ્યાસ કરવા માટે નવી સિસ્ટમ તરીકે કરવામાં આવ્યો હતો. 

"ટોપ ક્વાર્ક" એ સૌથી ભારે મૂળભૂત કણો છે. તેઓ ઝડપથી ક્ષીણ થઈ જાય છે અને તેના સ્પિનને તેના સડોના કણોમાં સ્થાનાંતરિત કરે છે. ટોચના ક્વાર્કના સ્પિન ઓરિએન્ટેશનનું અનુમાન સડો ઉત્પાદનોના અવલોકન પરથી થાય છે.  

સંશોધન ટીમે 13 ટેરાઈલેક્ટ્રોનવોલ્ટ (1 TeV=10) ની ઉર્જા પર "ટોપ ક્વાર્ક" અને તેના એન્ટિમેટર કાઉન્ટરપાર્ટ વચ્ચે ક્વોન્ટમ એન્ગલમેન્ટનું અવલોકન કર્યું¹²  eV). ક્વાર્કની જોડી (ટોચના ક્વાર્ક અને એન્ટિટોપ ક્વાર્ક)માં ફસાવાનું આ પ્રથમ અવલોકન છે અને અત્યાર સુધીનું સૌથી વધુ ઉર્જાનું અવલોકન છે. 

ઉચ્ચ ઉર્જા પર ક્વોન્ટમ એન્ગલમેન્ટ મોટાભાગે અન્વેષિત રહ્યું છે. આ વિકાસ નવા અભ્યાસ માટે માર્ગ મોકળો કરે છે.  

ક્વોન્ટમ ફસાયેલા કણોમાં, એક કણની સ્થિતિ અંતર અને માધ્યમ તેમને અલગ કર્યા વિના અન્ય પર આધારિત હોય છે. ફસાઇ ગયેલા કણોના જૂથમાં એક કણની ક્વોન્ટમ સ્થિતિ અન્યની સ્થિતિથી સ્વતંત્ર રીતે વર્ણવી શકાતી નથી. એકમાં કોઈપણ ફેરફાર, અન્યને પ્રભાવિત કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ઈલેક્ટ્રોન અને પોઝીટ્રોન જોડી પાઈ મેસનના સડોથી ઉદ્દભવે છે. તેમના સ્પિનને પાઈ મેસનના સ્પિન સુધી ઉમેરવું જોઈએ તેથી એક કણના સ્પિનને જાણીને, આપણે બીજા કણના સ્પિન વિશે જાણીએ છીએ.  

2022 માં, ભૌતિકશાસ્ત્રમાં નોબેલ પુરસ્કાર એલેન એસ્પેક્ટ, જ્હોન એફ. ક્લોઝર અને એન્ટોન ઝેલિન્ગરને ફસાયેલા ફોટોન સાથેના પ્રયોગો માટે એનાયત કરવામાં આવ્યો હતો. 

વિવિધ પ્રણાલીઓમાં ક્વોન્ટમ એન્ટેંગલમેન્ટ જોવા મળ્યું છે. તેને ક્રિપ્ટોગ્રાફી, મેટ્રોલોજી, ક્વોન્ટમ માહિતી અને ક્વોન્ટમ કોમ્પ્યુટેશનમાં એપ્લિકેશન મળી છે. 

*** 

સંદર્ભ:  

1. CERN. પ્રેસ રિલીઝ - CERN ખાતે LHC પ્રયોગો અત્યાર સુધીની સૌથી વધુ ઉર્જા પર ક્વોન્ટમ એન્ટેંગલમેન્ટનું અવલોકન કરે છે. 18 સપ્ટેમ્બર 2024 ના રોજ પ્રકાશિત. પર ઉપલબ્ધ https://home.cern/news/press-release/physics/lhc-experiments-cern-observe-quantum-entanglement-highest-energy-yet  

2. એટલાસ સહયોગ. ATLAS ડિટેક્ટર પર ટોચના ક્વાર્ક સાથે ક્વોન્ટમ એન્ટેંગલમેન્ટનું અવલોકન. નેચર 633, 542–547 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07824-z 

*** 

મૂળભૂત કણો  - એક ઝડપી દેખાવ

સ્પિનના આધારે મૂળભૂત કણોને ફર્મિઓન્સ અને બોસોન્સમાં વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે.

[એ]. FERMIONS વિષમ અડધા પૂર્ણાંક મૂલ્યોમાં સ્પિન કરે છે (½, 3/2, 5/2, ....). આ છે પદાર્થના કણો તમામ ક્વાર્ક અને લેપ્ટોન્સનો સમાવેશ થાય છે.   - ફર્મી-ડિરાકના આંકડા અનુસરો,   - અર્ધ-વિષમ-પૂર્ણાંક સ્પિન છે   - પાઉલી બાકાત સિદ્ધાંતનું પાલન કરો, એટલે કે, બે સરખા ફર્મિઓન સમાન ક્વોન્ટમ નંબર સાથે સમાન ક્વોન્ટમ સ્થિતિ અથવા અવકાશમાં સમાન સ્થાન પર કબજો કરી શકતા નથી. તેઓ બંને એક જ દિશામાં સ્પિન કરી શકતા નથી, પરંતુ તેઓ વિરુદ્ધ દિશામાં સ્પિન કરી શકે છે   ફર્મિઓનમાં તમામ ક્વાર્ક અને લેપ્ટોન્સ અને આની એક વિચિત્ર સંખ્યાના બનેલા તમામ સંયુક્ત કણોનો સમાવેશ થાય છે.  - કવાર્ક = છ ક્વાર્ક (અપ, ડાઉન, સ્ટ્રેન્જ, ચાર્મ, બોટમ અને ટોપ ક્વાર્ક).  - પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન જેવા હેડ્રોન બનાવવા માટે ભેગા કરો. - હેડ્રોનની બહાર અવલોકન કરી શકાતું નથી.   – લેપ્ટન્સ = ઇલેક્ટ્રોન + મ્યુઓન્સ + ટાઉ + ન્યુટ્રીનો + મ્યુઓન ન્યુટ્રીનો + ટાઉ ન્યુટ્રીનો.    - 'ઈલેક્ટ્રોન્સ', 'અપ ક્વાર્ક' અને 'ડાઉન ક્વાર્ક' બ્રહ્માંડમાં દરેક વસ્તુના ત્રણ સૌથી મૂળભૂત ઘટકો છે.   - પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન મૂળભૂત નથી પરંતુ તે 'અપ ક્વાર્ક' અને 'ડાઉન ક્વાર્ક'થી બનેલા છે તેથી સંયુક્ત કણો. પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન દરેક ત્રણ ક્વાર્કથી બનેલા છે - પ્રોટોનમાં બે "અપ" ક્વાર્ક અને એક "ડાઉન" ક્વાર્ક હોય છે જ્યારે ન્યુટ્રોનમાં બે "ડાઉન" અને એક "અપ" હોય છે. “ઉપર” અને “ડાઉન” એ ક્વાર્કની બે “સ્વાદ” અથવા જાતો છે.  - બેરીઓન્સ ત્રણ ક્વાર્કથી બનેલા સંયુક્ત ફર્મિઓન છે, દા.ત., પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન બેરીયોન છે  - હેડ્રોન્સ માત્ર ક્વાર્કથી બનેલા હોય છે, દા.ત., બેરીઓન હેડ્રોન છે.

[બી]. BOSONS પાસે પૂર્ણાંક મૂલ્યો છે (0, 1, 2, 3, ....)   - બોસોન્સ બોઝ-આઈન્સ્ટાઈનના આંકડાઓને અનુસરે છે; પૂર્ણાંક સ્પિન છે.   - નામ આપવામાં આવ્યું સત્યેન્દ્ર નાથ બોઝ (1894-1974), જેમણે આઈન્સ્ટાઈન સાથે મળીને બોસોન ગેસના આંકડાકીય થર્મોડાયનેમિક્સ પાછળના મુખ્ય વિચારો વિકસાવ્યા હતા.   - પાઉલી બાકાત સિદ્ધાંતનું પાલન કરશો નહીં, એટલે કે, બે સમાન બોસોન સમાન ક્વોન્ટમ નંબર સાથે અવકાશમાં સમાન ક્વોન્ટમ સ્થિતિ અથવા સમાન સ્થાન પર કબજો કરી શકે છે. તેઓ બંને એક જ દિશામાં સ્પિન કરી શકે છે,   - પ્રાથમિક બોસોન એ ફોટોન, ગ્લુઓન, ઝેડ બોસોન, ડબલ્યુ બોસોન અને હિગ્સ બોસોન છે. હિગ્સ બોસોન સ્પિન=0 ધરાવે છે જ્યારે ગેજ બોસોન (એટલે ​​કે, ફોટોન, ગ્લુઓન, ઝેડ બોસોન અને ડબલ્યુ બોસોન) સ્પિન=1 ધરાવે છે.   - સંયુક્ત કણો તેમના ઘટકોના આધારે બોસોન અથવા ફર્મિઓન હોઈ શકે છે.  - સમાન સંખ્યામાં ફર્મિઓન્સથી બનેલા તમામ સંયુક્ત કણો બોસોન છે (કારણ કે બોસોનમાં પૂર્ણાંક સ્પિન હોય છે અને ફર્મિઓનમાં વિષમ અર્ધ-પૂર્ણાંક સ્પિન હોય છે).   - બધા મેસોન્સ બોસોન છે (કારણ કે તમામ mesons સમાન સંખ્યામાં ક્વાર્ક અને એન્ટિક્વાર્કથી બનેલા છે). સમાન સમૂહ સંખ્યાઓ સાથે સ્થિર મધ્યવર્તી કેન્દ્ર બોસોન છે દા.ત., ડ્યુટેરિયમ, હિલીયમ-4, કાર્બન-12 વગેરે.  - સંયુક્ત બોસોન પણ પાઉલી બાકાત સિદ્ધાંતનું પાલન કરતા નથી.   - એક જ ક્વોન્ટમ સ્ટેટમાં કેટલાય બોસોન એક થઈને રચાય છેબોઝ-આઈન્સ્ટાઈન કન્ડેન્સેટ (BEC).”

***