40 साल की खोज के बाद CERN के वैज्ञानिकों को मिली कामयाबी, जानें क्या है 1000 करोड़ बार में सिर्फ एक बार होने वाली घटना

कल्पना कीजिए कि आपको 1000 करोड़ यानी 10 अरब कंचों से भरी एक विशालकाय बोरी दे दी जाए, जिसमें सभी कंचे एक ही रंग के हों और सिर्फ एक कंचा बेहद खास और अलग रंग का हो। आपसे कहा जाए कि बिना देखे हाथ डालकर पहली ही बार में या उस एक कंचे को ढूंढ निकालना है, असंभव सा लगता है न? लेकिन यूरोपियन ऑर्गेनाइजेशन फॉर न्यूक्लियर रिसर्च (CERN) के भौतिक विज्ञानियों ने ठीक ऐसा ही एक नामुमकिन लगने वाला कारनामा कर दिखाया है। तकरीबन 40 साल की लंबी खोज के बाद, वैज्ञानिकों ने ब्रह्मांड में घटने वाली एक ऐसी दुर्लभ घटना का सबूत ढूंढ निकाला है, जो औसतन 10 अरब पार्टिकल डिके यानी कणों के टूटने में सिर्फ एक बार होती है। इस खोज से भौतिकी के वे छिपे हुए राज सामने आ सकते हैं, जिन्हें आज के सबसे बड़े सुपर-मशीन भी सीधे तौर पर पकड़ नहीं पाते। आइए आसान भाषा में समझते हैं कि CERN के LHCb प्रयोग में वैज्ञानिकों को क्या मिला और यह खोज दुनिया के लिए क्यों इतनी खास है।

इस पूरी खोज के केंद्र में एक सूक्ष्म कण है, जिसे वैज्ञानिक भाषा में B_d (बी-डी) पार्टिकल कहा जाता है। यह कण दो बुनियादी कणों से मिलकर बनता है, ब्यूटी क्वार्क और डाउन एंटीक्वार्क, जब यह B_d कण टूटता है या डिके होता है, तो यह कई दूसरे कणों में बदल सकता है। लेकिन बेहद दुर्लभ मामलों में, यानी लगभग 10 अरब में से केवल 1 बार, यह कण टूटकर दो म्यूऑन्स (μ⁺ μ⁻) की जोड़ी में बदल जाता है। म्यूऑन (Muon) को ऐसे जान लीजिए कि ये एक एलिमेंट्री सबएटॉमिक पार्टिकल है, जो इलेक्ट्रॉन की तरह ही होते हैं, लेकिन वजन में उनसे काफी भारी होते हैं।

इस डिके होने वाली बेहद दुर्लभ प्रक्रिया को विज्ञान में B_d → μ⁺ μ⁻ कहा जाता है। 40 सालों से दुनिया भर के वैज्ञानिक इसी पल का इंतजार कर रहे थे।

अब सवाल उठता है कि वैज्ञानिक 10 अरब में 1 बार होने वाली इस घटना के पीछे इतने सालों से क्यों पड़े थे? भौतिकी में एक प्रचलित सिद्धांत है जिसे 'स्टैंडर्ड मॉडल' कहते हैं। यह मॉडल बताता है कि पूरा ब्रह्मांड किन बुनियादी कणों से मिलकर बना है और वे आपस में कैसे काम करते हैं। लेकिन वैज्ञानिक जानते हैं कि स्टैंडर्ड मॉडल में भी कई कमियां हैं, जैसे डार्क मैटर और डार्क एनर्जी का न होना।

जब कोई कण टूटता है, तो उस बेहद सूक्ष्म पल में ब्रह्मांड के बेहद भारी और अज्ञात कण भी अपना अदृश्य प्रभाव छोड़ सकते हैं। जो भारी कण इतने विशाल हैं कि दुनिया की सबसे बड़ी मशीन 'लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर' (LHC) भी उन्हें सीधे पैदा नहीं कर सकती, वे भी इन दुर्लभ डिके की रफ्तार और पैटर्न में अपने निशान छोड़ जाते हैं। इसलिए B_d → μ⁺ μ⁻ जैसे डिके को वैज्ञानिक 'गोल्डन चैनल' मानते हैं, जो स्टैंडर्ड मॉडल से परे एक नई भौतिकी का दरवाजा खोल सकते हैं।

वैज्ञानिकों ने इससे पहले एक दूसरे कण B_s (बी-एस) के टूटने की घटना को 2015 में खोज लिया था। B_s का डिके हर 1 अरब में 3 बार होता है। लेकिन B_d का डिके उससे भी 30 गुना ज्यादा दुर्लभ था। 2018 तक के डेटा में इसके कोई स्पष्ट सबूत नहीं मिल सके थे।

LHCb प्रयोग को एक बड़े तकनीकी अपग्रेड से गुजारा गया। जिसके कारण 2024 से डेटा इकट्ठा करने की इसकी क्षमता 2010-2018 के मुकाबले 5 गुना तेज हो गई। 10 अरब सामान्य घटनाओं के शोर में से उस 1 दुर्लभ घटना को छांटने के लिए वैज्ञानिकों ने एडवांस्ड मशीन लर्निंग एल्गोरिदम का इस्तेमाल किया।

पार्टिकल फिजिक्स में किसी भी नई खोज को साबित करने के लिए 'स्टैंडर्ड डेविएशन' के पैमाने से तय किया जाता है, जिसे सिग्मा (σ) से दर्शाते हैं। 3.0 σ का मतलब है कि यह घटना कोई इत्तेफाक या रैंडम फ्लक्चुएशन नहीं है। इसके केवल इत्तेफाक होने की गुंजाइश 0.3% से भी कम होती है। वहीं, 5.0 σ को आधिकारिक तौर पर पक्की खोज घोषित किया जाता है। 2024 और 2025 के नए डेटा को जब 2011-2018 के पुराने आंकड़ों के साथ जोड़ा गया, तो इस डिके का सिग्निफिकेंस 3.2 स्टैंडर्ड डेविएशन पर पहुंच गया। यानी वैज्ञानिकों के पास अब इसका पहला आधिकारिक और मजबूत सबूत मौजूद है।

40 साल की यह खोज साबित करती है कि विज्ञान में धैर्य और तकनीक का मेल इंसान को प्रकृति के सबसे बड़े और गहरे रहस्यों तक पहुंचा सकता है। B_d → μ⁺ μ⁻ का यह पहला सबूत आने वाले सालों में ब्रह्मांड के उन छिपे हुए कणों और नियमों से पर्दा उठाएगा, जिनकी कल्पना इंसानों ने अब तक सिर्फ किताबों में की थी। हालांकि वैज्ञानिकों को मजबूत सबूत मिल चुके हैं, लेकिन इसे 5-सिग्मा की 'पूरी पुष्टि' तक ले जाने के लिए और ज्यादा डेटा की जरूरत होगी। इसके लिए 2030 में 'हाई-ल्युमिनोसिटी LHC' (HiLumi LHC) शुरू होने वाला है और 2030 के मध्य में LHCb डिटेक्टर को फिर से अपग्रेड किया जाएगा। इससे डेटा जुटाने की क्षमता 10 गुना और बढ़ जाएगी।