Charmed baryon
چارمڈ بیریون جامع ذرات کا ایک زمرہ ہے جو کم از کم ایک دلکش کوارک سے بنے تمام بیریون پر مشتمل ہوتا ہے۔ 1970 کی دہائی میں ان کے پہلے مشاہدے کے بعد سے، مختلف دلکش بیرون ریاستوں کی ایک بڑی تعداد کی نشاندہی کی گئی ہے۔ مشاہدہ شدہ دلکش بیرونوں کی کمیت اور کے درمیان ہوتی ہے۔ 2002 میں، فرمیلاب میں مقیم سیلکس کے تعاون نے ایک دوگنا دلکش بیرون () کا ثبوت شائع کیا، جس میں دو دلکش کوارک ہیں) جس کی کمیت ~ ہے، لیکن ابھی تک دوسرے تجربات سے اس کی تصدیق نہیں ہوئی ہے۔ ایک سہ رخی دلکش بیریون () کی پیش گوئی کی گئی ہے لیکن ابھی تک مشاہدہ نہیں کیا گیا ہے۔ نام سازی دلکش بیرون کا نام بندی کوارک مواد اور آئسوپین دونوں پر مبنی ہے۔ نام کا تعین پارٹیکل ڈیٹا گروپ کے قائم کردہ اصولوں کی پیروی کرتا ہے۔ ایک چارم کوارک اور دو اوپر، ایک اوپر اور ایک نیچے، یا دو نیچے کوارک پر مشتمل چارمڈ بیرون کو چارمڈ لیمبڈاس (، آئسوپین 0)، یا چارمڈ سگماس (، آئسوپین 1) کے نام سے جانا جاتا ہے۔ آئسوپین کے دلکش بیرون جو ایک دلکش کوارک پر مشتمل ہوتے ہیں، اور ایک اوپر یا نیچے کوارک کو چارمیڈ Xis () کے نام سے جانا جاتا ہے اور سب میں آئسوپین ہوتا ہے۔ چارمڈ بیریون جو ایک چارم کوارک پر مشتمل ہوتے ہیں اور کوئی اوپر یا نیچے کوارک نہیں ہوتے ہیں انہیں چارمڈ اومیگاس () کہا جاتا ہے اور سب میں آئسوپین 0 ہوتا ہے۔ دو چارم کوارک اور ایک اوپر یا نیچے کوارک پر مشتمل چارمڈ بیریونز کو ڈبل چارمڈ Xis () کہا جاتا ہے اور سب میں آئسوپین ہوتا ہے۔ دو چارم کوارک پر مشتمل چارمڈ بیریون اور کوئی اوپر یا نیچے کوارک کو ڈبل چارمڈ اومیگا () کہا جاتا ہے اور سب میں آئسوپین 0 ہوتا ہے۔ تین چارم کوارک پر مشتمل چارمڈ بیریونز کو ٹرپل چارمڈ اومیگاس () کہا جاتا ہے، اور سب میں آئسوپین 0 ہوتا ہے۔ چارج کو سپر اسکرپٹ کے ساتھ ظاہر کیا جاتا ہے۔ بھاری کوارک (نیچے، دلکش، یا اوپر کے کوارک) کے مواد کو سبسکرپٹ کے ذریعے ظاہر کیا جاتا ہے۔ مثال کے طور پر، a ایک نچلے حصے، ایک دلکش کوارک سے بنا ہوتا ہے، اور یہ چارم (+ e) اور باٹم کوارک (−e) کے چارج سے اندازہ لگایا جا سکتا ہے کہ دوسرا کوارک اپ کوارک (+ e) ہونا چاہیے۔ بعض اوقات گونج کی نشاندہی کرنے کے لیے ستارے یا پرائم استعمال کیے جاتے ہیں۔ خصوصیات دلکش بیرون کے اہم پیرامیٹرز، جن کا مطالعہ کیا جانا ہے، چار خصوصیات پر مشتمل ہوتے ہیں۔ وہ سب سے پہلے کمیت ہیں، دوسرا ان لوگوں کے لیے جن کی پیمائش کے قابل زندگی ہے، تیسرا اندرونی چوڑائی (وہ ذرات جن کی پیمائش کے لیے زندگی بہت کم ہوتی ہے ان کی پیمائش کے قابل "چوڑائی" ہوتی ہے یا ہائزن برگ کے غیر یقینی اصول کی وجہ سے کمیت میں پھیلتے ہیں)، اور آخر میں ان کے سڑنے کے طریقے۔ ان کی پیمائش کے مجموعے پارٹیکل ڈیٹا گروپ کی اشاعتوں میں مل سکتے ہیں۔ پیداوار اور پتہ لگانا اعلی توانائی کے ذرہ تصادم میں تشکیل پاتے ہیں، جیسے کہ ذرہ ایکسلریٹرز کے ذریعے پیدا ہونے والے۔ ان کو تلاش کرنے کا عمومی طریقہ یہ ہے کہ ان کے سڑنے والے مادوں کا پتہ لگایا جائے، ان کی شناخت کی جائے کہ وہ کون سے ذرات ہیں، اور ان کے مومینٹا کی پیمائش کی جائے۔ اگر تمام ڈیک پروڈکٹس مل جائیں اور صحیح طریقے سے ناپا جائے، تو پیرنٹ پارٹیکل کی کمیت کا حساب لگایا جا سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، پروٹون کا ایک پسندیدہ انحطاط پروٹون، کاون اور پیاون میں ہوتا ہے۔ ان (بلکہ مستحکم) ذرات کے مومینٹا کی پیمائش ڈٹیکٹر کے ذریعے کی جاتی ہے اور چار مومنٹم کے معمول کے اصولوں کا استعمال کرتے ہوئے درست رشتہ دار مساوات کا استعمال کرتے ہوئے، یہ بنیادی ذرہ کی کمیت کی پیمائش دیتا ہے۔ ذرہ تصادم میں، پروٹون، کاون اور پیاون سبھی عام طور پر پیدا ہوتے ہیں، اور ان امتزاج کا صرف ایک حصہ دلکش بیرون سے آیا ہوگا۔ اس لیے اس طرح کے بہت سے امتزاج کی پیمائش کرنا ضروری ہے۔ حساب شدہ پیرنٹ ماس کے پلاٹ میں اس کے بعد ماس پر چوٹی ہوگی، لیکن یہ ایک ہموار "فیز اسپیس" پس منظر کے علاوہ ہے۔ چوٹی کی چوڑائی ڈٹیکٹر کے ریزولوشن کے ذریعے کنٹرول کی جائے گی، بشرطیکہ دلکش بیریون معقول حد تک مستحکم ہو (جیسے کہ جس کی زندگی تقریبا ہوتی ہے)۔ دلکش بیرون کی دیگر، اونچی ریاستیں، جو مضبوط تعامل سے ختم ہو جاتی ہیں، عام طور پر بڑی اندرونی چوڑائی رکھتی ہیں۔ اس سے پس منظر کے امتزاج کے خلاف چوٹی کم یقینی طور پر کھڑی ہو جاتی ہے۔ اس طریقہ کار کے ذریعے ذرات کے پہلے مشاہدات بدنام مشکل ہیں-اعداد و شمار کے اتار چڑھاؤ یا غلط "چوٹیوں" کو پیدا کرنے والے اثرات کی حد سے زیادہ تشریح کا مطلب ہے کہ کئی شائع شدہ نتائج بعد میں غلط پائے گئے۔ تاہم، برسوں کے دوران مزید تجربات کے ذریعے جمع کیے گئے مزید اعداد و شمار کے ساتھ، دلکش بیریون ریاستوں کی سپیکٹروسکوپی اب ایک پختہ سطح پر پہنچ گئی ہے۔ دلکش لیمبڈا + تاریخ دریافت ہونے والا پہلا دلکش بیرون تھا۔ یہ مکمل طور پر واضح نہیں ہے کہ ذرہ کا پہلی بار مشاہدہ کب کیا گیا تھا۔ ایسے متعدد تجربات ہوئے جنہوں نے 1975 میں شروع ہونے والی حالت کے ثبوت شائع کیے تھے، لیکن رپورٹ شدہ کمیت اکثر اس قدر سے کم تھی جو اب معلوم ہے۔ اس کے بعد سے، بہت سے تجربات، خاص طور پر فکسڈ ٹارگیٹ تجربات (جیسے فوکس اور سیلکس) اور بی فیکٹریوں (آرگس، کلیو، بابر، اور بیل) میں تیار اور مطالعہ کیا گیا ہے۔ کمیت کمیت کی حتمی پیمائش بابار تجربے کے ذریعے کی گئی ہے، جس نے ایک چھوٹی سی غیر یقینی صورتحال کے ساتھ کمیت کی اطلاع دی۔ اسے سیاق و سباق میں رکھنے کے لیے، یہ پروٹون سے دوگنا زیادہ بھاری ہے۔ اضافی کمیت کو آسانی سے چارم کوارک کے بڑے جزو کمیت سے سمجھایا جاتا ہے، جو خود پروٹون سے زیادہ ہے۔ زندگی کی مدت تقریبا بالکل 0.2 پکسیکنڈز ناپی جاتی ہے۔ یہ ان ذرات کے لیے ایک عام زندگی ہے جو کمزور تعامل کے ذریعے ختم ہو جاتے ہیں، جس میں دستیاب مرحلے کی بڑی جگہ کو مدنظر رکھا جاتا ہے۔ زندگی بھر کی پیمائش میں متعدد تجربات، خاص طور پر فوکس، سلیکس اور سی ایل ای او کی شراکت ہے۔ کمزور انحطاط کے اصولوں کے مطابق، مختلف حتمی حالتوں کی ایک بڑی تعداد میں انحطاط ہوتا ہے۔ پروٹون، کاون اور پیاون (ان میں سے ہر ایک چارج شدہ) میں گرنے کا تجربہ کرنے والوں کے لیے پسندیدہ ہے کیونکہ اس کا پتہ لگانا خاص طور پر آسان ہے۔ یہ تمام انحطاط کا تقریبا 5 فیصد ہے ؛ تقریبا 30 مختلف انحطاط کے طریقوں کی پیمائش کی گئی ہے۔ ان شاخوں کے تناسب کا مطالعہ نظریاتی ماہرین کو مختلف بنیادی خاکے کو الگ کرنے کے قابل بناتا ہے جو انحطاط میں حصہ ڈالتے ہیں اور یہ کمزور تعامل طبیعیات پر ایک ونڈو ہے۔ آربیٹل ایکسائٹیشنز کوارک ماڈل، کوانٹم میکانکس کے ساتھ مل کر پیش گوئی کرتا ہے کہ ذرات کی آربیٹل ایکسائٹیشنز ہونی چاہئیں۔ ان حالتوں میں سب سے نچلے حصے میں وہ ہوتے ہیں جہاں دو ہلکے کوارک (اوپر اور نیچے) ایک اسپن-0 حالت میں یکجا ہوتے ہیں، مداری کونیی رفتار کی ایک اکائی شامل کی جاتی ہے، اور یہ چارم کوارک کے اندرونی اسپن کے ساتھ مل کر ذرات کا جوڑا بناتا ہے۔ ان میں سے اونچا ((2625)) 1993 میں اے آر جی یو ایس نے دریافت کیا تھا۔ شروع میں یہ واضح نہیں تھا کہ کون سی ریاست دریافت ہوئی تھی، لیکن بعد میں سی ایل ای او کی طرف سے نچلی ریاست (2593) کی دریافت نے صورتحال کو واضح کیا۔ سڑنے کے طریقے، کمیت، ناپی ہوئی چوڑائی، اور ایک چارج شدہ اور ایک غیر جانبدار پیاون کے بجائے دو چارج شدہ پیاون کے ذریعے سڑنا، سبھی حالتوں کی شناخت کی تصدیق کرتے ہیں۔ چارمڈ سگما کوارک مواد جیسا کہ اوپر بیان کیا گیا ہے، چارمڈ سگما ذرات، جیسے ذرات، ایک چارم کوارک اور دو لائٹ اپ، ڈاؤن، عجیب) کوارک پر مشتمل ہوتے ہیں۔ تاہم، ذرات میں آئسوپین 1 ہوتا ہے۔ یہ کہنے کے مترادف ہے کہ وہ تین چارج شدہ حالتوں میں موجود ہو سکتے ہیں، دوگنا چارج شدہ، واحد چارج شدہ، اور غیر جانبدار۔ یہ صورتحال براہ راست عجیب بیریون کے نام سے مشابہت رکھتی ہے۔ زمینی حالت (یعنی، جس میں کوئی مداری کونیی رفتار نہیں ہے) بیرون کی بھی اس طرح تصویر کشی کی جا سکتی ہے۔ ہر کوارک ایک گھماؤ 1/2 ذرہ ہے۔ گھماؤ کو اوپر یا نیچے کی طرف اشارہ کیا جا سکتا ہے۔ زمینی حالت میں، دو ہلکے کوارکس صفر اسپن ڈائیکورک دینے کے لیے اوپر نیچے کی طرف اشارہ کرتے ہیں۔ اس کے بعد یہ چارم کوارک کے ساتھ مل کر ایک گھماؤ 1/2 ذرہ دیتا ہے۔ میں، دو ہلکے کوارک یکجا ہو کر ایک اسپن 1 ڈائیکورک دیتے ہیں، جو پھر چارم کوارک کے ساتھ مل کر یا تو ایک اسپن 1/2 ذرہ، یا ایک اسپن 3/2 ذرہ (عام طور پر a کے نام سے جانا جاتا ہے) دیتا ہے۔ یہ کوانٹم میکانکس کے اصول ہیں جو a کے لیے صرف تین مختلف کوارک (یعنی کڈ کوارک) کے ساتھ وجود کو ممکن بناتے ہیں، جبکہ یہ کیو، کڈ یا سی ڈی ڈی کے طور پر موجود ہو سکتا ہے (اس طرح تین مختلف چارجز)۔ تمام ذرات مضبوط قوت سے ختم ہو جاتے ہیں۔ عام طور پر اس کا مطلب پیاون کا اخراج ہے کیونکہ یہ نسبتا مستحکم ہو جاتا ہے۔ اس طرح ان کی کمیت کی پیمائش عام طور پر براہ راست نہیں کی جاتی ہے، بلکہ ان کے کمیت کے فرق کے لحاظ سے، m () − m () کی جاتی ہے۔ یہ تجرباتی طور پر درست طریقے سے پیمائش کرنا آسان ہے، اور نظریاتی طور پر پیشن گوئی کرنا ماس کی مطلق قیمت سے زیادہ آسان ہے۔ (2455) تاریخ اور کمیت سب سے کم کمیت کو پارٹیکل ڈیٹا گروپ نے "2455" کا نام دیا تھا، ان کے اس روایت کا استعمال کرتے ہوئے کہ مضبوطی سے سڑنے والے ذرات کو ان کی کمیت کی کھردری قیمت سے جانا جاتا ہے۔ اسے دلکش بیریون اسٹڈیز کے ابتدائی دنوں سے تلاش کیا جاتا تھا۔ بلبلے کے چیمبروں میں انفرادی واقعات کو کئی بار تجربات کے ذریعے ذرات کے ثبوت کے طور پر پیش کیا گیا، لیکن یہ واضح نہیں ہے کہ اس قسم کے ایک واقعہ کو گونج کے ثبوت کے طور پر کیسے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ 1979 کے اوائل میں، کولمبیا-بروکھاوین تعاون سے دوگنا چارج شدہ ریاست کے معقول ثبوت موجود تھے۔ 1987-89 میں، بہت بڑے اعداد و شمار کے ساتھ تجربات کے ایک سلسلے (فرمیلاب، اے آر جی یو ایس اور سی ایل ای او میں ای-400) میں، دوگنا چارج شدہ اور غیر جانبدار دونوں حالتوں کے لیے واضح ثبوت ملے (حالانکہ ای-400 غیر جانبدار حالت ایک غلط اشارہ ثابت ہوئی)۔ یہ واضح ہو گیا کہ کمیت کا فرق m () − m () آس پاس ہے۔ واحد چارج شدہ حالت کا پتہ لگانا مشکل تھا، اس لیے نہیں کہ اسے پیدا کرنا مشکل ہے، بلکہ صرف اس لیے کہ جب زیادہ تر پارٹیکل ڈیٹیکٹرز کے ذریعے پتہ چلا تو غیر جانبدار پیاون کے ذریعے اس کے گرنے کا پس منظر اور کمتر ریزولوشن زیادہ ہوتا ہے۔ یہ 1993 تک سی ایل ای او کے ذریعہ نہیں ملا تھا (سوائے ایک واقعہ کی رپورٹ کے)۔ اس کی اندرونی چوڑائی انتہائی مضبوط انحطاط کے معیار کے لحاظ سے چھوٹی ہے، لیکن اب کم از کم غیر جانبدار اور دوگنا چارج شدہ ریاستوں کے لیے، سی ایل ای او اور ایف او سی یو ایس ڈٹیکٹرز کے ذریعے ناپی گئی ہے۔ کمیت میں اگلی حالت اسپن اسٹیٹ ہے، جسے عام طور پر یا (2520) کہا جاتا ہے۔ یہ واضح طور پر ان کے سڑنے کے اضافی مرحلے کی جگہ کی وجہ سے "وسیع" ہونے والے ہیں، جو کہ (2455) کی طرح ایک پیاون اور ایک زمینی حالت کے لیے ہے۔ ایک بار پھر، پیدا ہونے والے جوڑوں کی بڑی تعداد سے اوپر سگنل کا دعوی کرنے کے لیے بڑے اعداد و شمار ضروری ہیں۔ ایک بار پھر، غیر جانبدار اور دوگنا چارج شدہ حالتوں کا تجرباتی طور پر پتہ لگانا آسان ہے، اور انہیں 1997 میں سی ایل ای او کولیبریشن نے دریافت کیا تھا۔ واحد چارج شدہ ریاست کو مزید اعداد و شمار جمع کرنے تک 2001 تک انتظار کرنا پڑا۔ تاریخ اور کمیت معیاری کوارک ماڈل میں، ایک سی ایس یو کوارک امتزاج پر مشتمل ہوتا ہے اور یہ سی ایس ڈی کوارک امتزاج پر مشتمل ہوتا ہے۔ دونوں ذرات کمزور تعامل کے ذریعے ختم ہو جاتے ہیں۔ اس کا پہلا مشاہدہ 1983 میں سی ای آر این میں کام کرنے والے ڈبلیو اے 62 کے تعاون سے کیا گیا تھا۔ انہوں نے بڑے پیمانے پر ڈیک موڈ میں ایک اہم چوٹی پائی۔ کمیت کی موجودہ قیمت اوسطا 6 تجربات سے لی گئی ہے، اور ہے۔ یہ 1989 میں سی ایل ای او کے ذریعہ دریافت کیا گیا تھا، جس نے ڈیک موڈ میں ایک چوٹی کی پیمائش کی تھی۔ قبول شدہ قیمت ہے۔ چارمڈ اومیگا ہسٹری اور ماس حیرت انگیز طور پر، چار کمزور طور پر سڑتے ہوئے، واحد دلکش بیریونز میں سے، (سی ایس ایس کوارک مجموعہ)، دریافت ہونے والا آخری اور سب سے کم پیمائش شدہ تھا۔ اس کی تاریخ مبہم ہے۔ کچھ مصنفین کا دعوی ہے کہ 1985 میں سی ای آر این میں مشاہدہ کیے گئے تین واقعات کا ایک مجموعہ ایک اشارہ تھا، لیکن اب اس کی غلط کمیت کی بنیاد پر اسے خارج کیا جا سکتا ہے۔ اے آر جی یو ایس کے تجربے نے 1993 میں ایک ممکنہ سگنل کے طور پر ایک چھوٹی سی چوٹی شائع کی، لیکن اب اسے کراس سیکشن کی بنیاد پر خارج کیا جا سکتا ہے، کیونکہ بہت سے تجربات اسی ماحول میں چل رہے ہیں جس میں اے آر جی یو ایس کے ساتھ بہت سے اور تصادم ہوئے ہیں۔ فرمیلاب میں ای-687 کے تجربے نے دو مقالے شائع کیے، ایک 1993 میں اور دوسرا 1994 میں۔ پہلے والے نے ڈیک موڈ میں معمولی اہمیت کی ایک چھوٹی سی چوٹی اور ڈیک موڈ میں ایک بڑا، بظاہر مضبوط سگنل دکھایا۔ اس مؤخر الذکر مشاہدے کو پارٹیکل ڈیٹا گروپ کے ذریعہ درست سمجھا جاتا ہے، لیکن تیزی سے عجیب لگتا ہے کہ دوسرے تجربات کے ذریعہ اس ڈیک موڈ کا مشاہدہ نہیں کیا گیا ہے۔ اس کے بعد سی ایل ای او کے تجربے نے مختلف قسم کے انحطاط کے طریقوں اور بڑے پیمانے پر 40 واقعات کی چوٹی دکھائی۔ اس کے بعد سے، دو تجربات، بابار اور بیلے نے بہت زیادہ ڈیٹا لیا ہے، اور سی ایل ای او ویلیو سے ملتے جلتے بڑے پیمانے پر بہت مضبوط اشارے دکھائے ہیں۔ تاہم، نہ ہی کسی غیر یقینی صورتحال کے ساتھ کسی بڑے پیمانے پر حوالہ دینے کے قابل ہونے کے لیے ضروری مطالعات کیے ہیں۔ لہذا، اگرچہ اس میں کوئی شک نہیں ہے کہ ذرہ دریافت ہو چکا ہے، لیکن اس کی کمیت کی کوئی قطعی پیمائش نہیں ہے۔ بیرنز نیوکلیئر فزکس