BESIII प्रयोग ने कण भौतिकी के 50 साल पुराने रहस्य को सुलझाया: X(2370) पहला 'ग्लूबॉल' साबित

यह घोषणा 6 अगस्त, 2026 को ब्राजील में आयोजित अंतर्राष्ट्रीय उच्च ऊर्जा भौतिकी सम्मेलन (ICHEP) में की गई। इसके साथ ही, कण भौतिकी के एक लगभग 50-वर्षीय रहस्य का अंत हो गया। BESIII सहयोग एक अंतरराष्ट्रीय टीम है जिसका नेतृत्व चीनी विज्ञान अकादमी के उच्च ऊर्जा भौतिकी संस्थान (IHEP) के वैज्ञानिक कर रहे हैं।

X(2370) को ग्लूबॉल साबित करने वाले पाँच मुख्य सबूत

आपको यह जानकर हैरानी होगी कि इस खोज के पीछे का आंकड़ों का भंडार कितना बड़ा है। टीम ने 10 अरब (10 billion) J/ψ क्षयों का विश्लेषण किया, जो बीजिंग इलेक्ट्रॉन पॉज़िट्रॉन कोलाइडर (BEPCII) से प्राप्त हुए थे । इस विशाल डेटा से वैज्ञानिकों ने पाँच स्वतंत्र साक्ष्यों की एक पूरी श्रृंखला तैयार की:

1. स्पिन-पैरिटी माप (2024): एक जटिल 'पार्शियल वेव एनालिसिस' के ज़रिए, X(2370) के क्वांटम नंबर 0⁻⁺ (स्यूडोस्केलर) पाए गए। यह बिल्कुल वही नंबर हैं जो लैटिस QCD सिद्धांतों ने सबसे हल्के ग्लूबॉल के लिए भविष्यवाणी की थी ।

2. द्रव्यमान का मिलान: X(2370) का द्रव्यमान लगभग 2.36 GeV/c² है, जो लैटिस QCD की भविष्यवाणी से बिल्कुल मेल खाता है। BESIII के परिशुद्ध माप के अनुसार इसका द्रव्यमान 2395 ± 11 (सांख्यिकीय) +26 −94 (सिस्टमेटिक) MeV/c² है ।

3. उत्पादन की दर: यह कण J/ψ के रेडिएटिव क्षय (radiative decay) में बहुत अधिक मात्रा में पैदा होता है। यह ग्लूबॉल का एक विशिष्ट संकेत है क्योंकि इस वातावरण में ग्लूऑन बहुतायत में होते हैं ।

4. क्षय का पैटर्न: इसके क्षय होने का तरीका ηc (एटा-सी) नामक एक अन्य स्यूडोस्केलर कण से काफी मिलता-जुलता है, लेकिन इसकी चौड़ाई (width) ज़्यादा है, जो ग्लूबॉल के अनुरूप है ।

5. फ्लेवर-सिंगलेट पुष्टि (2026): यह सबसे महत्वपूर्ण सबूत है। टीम ने X(2370) के K*(892)⁰ K̅⁰ में क्षय होने की जाँच की। यहाँ 'K' क्वार्क का एक प्रकार है, और इस तरह का क्षय केवल तभी हो सकता है जब कण में 'स्ट्रेंज क्वार्क' मौजूद हो। नतीजा यह निकला कि यह क्षय लगभग पूरी तरह से दब गया (suppressed) है! इसका मतलब है कि X(2370) एक 'फ्लेवर-सिंगलेट' है—इसमें किसी भी प्रकार के क्वार्क का कोई 'स्वाद' (flavor) नहीं है, जो एक शुद्ध ग्लूबॉल की पहचान है ।

चीनी विज्ञान अकादमी (IHEP) की प्रेस रिलीज़ में स्पष्ट किया गया है कि "फ्लेवर-सिंगलेट" गुण ग्लूबॉल की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता है: प्रोटॉन और न्यूट्रॉन जैसे सामान्य कणों में अलग-अलग 'स्वाद' (ऊपर, नीचे, अजीब क्वार्क) के क्वार्क होते हैं, जबकि विशुद्ध ग्लूऑन से बने ग्लूबॉल में कोई स्वाद की जानकारी नहीं होती ।

क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स (QCD) के लिए इसका क्या मतलब है?

यह खोज QCD नामक सिद्धांत की एक सीधी परीक्षा है, जो प्रकृति की चार मूलभूत शक्तियों में से एक, प्रबल नाभिकीय बल (Strong Nuclear Force) का वर्णन करता है।

• एक नया पदार्थ: QCD ने भविष्यवाणी की थी कि ग्लूऑन—जो प्रबल बल के वाहक हैं—अपने स्वयं के 'रंग आवेश' (color charge) के कारण आपस में बंध सकते हैं और 'ग्लूबॉल' बना सकते हैं। यह 50 वर्षों से एक अप्रमाणित भविष्यवाणी थी, जिसे अब प्रमाणित कर दिया गया है ।

• सिद्धांत और प्रयोग का मिलन: 'लैटिस QCD' नामक कम्प्यूटेशनल विधि ने लंबे समय से सबसे हल्के ग्लूबॉल के द्रव्यमान और गुणों की भविष्यवाणी की थी। X(2370) इन भविष्यवाणियों की पहली सटीक प्रायोगिक पुष्टि प्रस्तुत करता है ।

• क्वार्क मॉडल से परे: ग्लूबॉल पदार्थ का एक नया रूप है—जो क्वार्क से नहीं, बल्कि शुद्ध बल से बना है। इसका अस्तित्व साबित करता है कि प्रबल बल अपनी ही बंधी हुई अवस्थाएँ (bound states) बना सकता है, जो मूलभूत बलों में केवल QCD की एक अनूठी विशेषता है ।

आगे की चुनौतियाँ: अभी भी क्या अनसुलझा है?

हालांकि यह एक मील का पत्थर है, वैज्ञानिक यह भी मानते हैं कि अभी कई सवाल बाकी हैं:

• अशुद्धता की संभावना: X(2370) पूरी तरह से शुद्ध ग्लूबॉल नहीं हो सकता है। इसमें आस-पास के स्यूडोस्केलर मेसॉन (जैसे η और η′) के साथ थोड़ा मिश्रण हो सकता है। BESIII सहयोग का कहना है कि X(2370) में 'स्यूडोस्केलर ग्लूबॉल घटक' का प्रभुत्व है, यानी इसमें कुछ क्वार्क अंश भी हो सकते हैं ।

• अन्य ग्लूबॉल्स की तलाश: लैटिस QCD विभिन्न क्वांटम नंबरों (जैसे स्केलर 0⁺⁺, टेंसर 2⁺⁺) वाले ग्लूबॉल्स के एक पूरे स्पेक्ट्रम की भविष्यवाणी करता है। स्केलर ग्लूबॉल की खोज एक लंबे समय से चलाया जा रहा लक्ष्य है, लेकिन अभी तक इसकी पुष्टि नहीं हुई है। X(2370) पहला ग्लूबॉल उम्मीदवार है जिसके निश्चित क्वांटम नंबर एक विशिष्ट भविष्यवाणी से मेल खाते हैं ।

BESIII डिटेक्टर लगातार डेटा एकत्र कर रहा है, और भविष्य के प्रयोग X(2370) का और अधिक विस्तार से अध्ययन करेंगे, जिसमें इसके क्षय के नए तरीकों की खोज भी शामिल है ।