Que. Throw light on the major objectives and significant achievements of the Large Hadron Collider (LHC).
(GS-3, Science and Technology, 150 words, 10 marks)
प्रश्न: लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर (LHC) के प्रमुख उद्देश्यों और महत्वपूर्ण उपलब्धियों पर प्रकाश डालिए।
(जीएस-3, विज्ञान और प्रौद्योगिकी, 150 शब्द, 10 अंक)
Approach:
- Introduce your answer by describing LHC.
- In the body, mention the major goals which LHC aims to achieve and significant discoveries of LHC.
- Conclude your answer appropriately.
Model Answer:
The Large Hadron Collider is a giant, complex machine built to study particles that are the smallest known building blocks of all things. Structurally, it is a 27-km-long track loop buried 100 metres underground. In its operational state, it fires two beams of protons almost at the speed of light in opposite directions inside a ring of superconducting electromagnets. Built by the European Organisation for Nuclear Research (CERN) it is on the energy frontier of physics research, conducting experiments with highly energised particles.
Major objectives of the Large Hadron Collider (LHC):
- Many physicists hope that the Large Hadron Collider will help answer some of the fundamental open questions in physics, such as:
- The basic laws governing the interactions and forces among the elementary objects.
- The deep structure of space and time, and
- The interrelation between quantum mechanics and general relativity.
- Data is also needed from high-energy particle experiments to suggest which versions of current scientific models are more likely to be correct. In particular, to choose between the Standard Model and Higgs Less model to validate their predictions and allow for further theoretical development.
- The LHC’s goal is to allow physicists to test the predictions of different theories of particle physics, including measuring the properties of the Higgs boson, searching for the large family of new particles predicted by super-symmetric theories, and other unresolved questions in particle physics.
Significant Achievements/Findings of the Large Hadron Collider (LHC):
- Finding of quark-gluon plasma: In 2011, it was reported that quark-gluon plasma (the densest matter thought to exist besides black holes) had been created in the LHC.
- Discovery of Higgs boson: In 2012, scientists at CERN announced to the world the discovery of the Higgs boson or the ‘God Particle’ during the LHC’s first run. The discovery concluded the decades-long quest for the ‘force-carrying’ subatomic particle and proved the existence of the Higgs mechanism, a theory put forth in the mid-sixties.
- Pentaquarks and tetraquarks: Quarks are fundamental building blocks of matter. They are most commonly found inside protons and neutrons, the particles that make up the core of each atom in the universe. Using data generated from collision, physicists have observed exotic particles like pentaquarks and tetraquarks.
- Signs of new physics: After the discovery of the Higgs boson, scientists have started using the data collected as a tool to look beyond the Standard Model, which is currently the best theory of the elementary building blocks of the universe and their interactions. Scientists at CERN hope to use the collisions to further the understanding of so-called “dark matter”. This hard-to-detect, hoped-for particle is believed to make up most of the universe but is completely invisible as it does not absorb, reflect, or emit light.
The Large Hadron Collider is an extraordinary scientific accomplishment. However, its operations require extensive cooperation from many individuals and organizations. Addressing the challenges linked to the LHC is key to improving our understanding of the universe.
दृष्टिकोण:
- लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर (LHC) का वर्णन करते हुए अपने उत्तर का परिचय दें।
- मुख्य भाग में, उन प्रमुख लक्ष्यों का उल्लेख करें, जिन्हें LHC प्राप्त करना चाहता है और LHC की महत्वपूर्ण उपलब्धियां/निष्कर्ष के बारे में बताएं।
- अपना उत्तर उपयुक्त रूप से समाप्त करें।
मॉडल उत्तर:
लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर (LHC) एक विशाल, जटिल मशीन है, जिसे कणों का अध्ययन करने के लिए बनाया गया है जो सभी चीजों के सबसे छोटे ज्ञात निर्माण खंड (बिल्डिंग ब्लॉक) हैं। संरचनात्मक रूप से, यह 27 किलोमीटर लंबा ट्रैक लूप है, जो 100 मीटर भूमिगत है। अपने परिचालन अवस्था में, यह सुपरकंडक्टिंग इलेक्ट्रोमैग्नेट्स (वैद्युत चुंबक) की एक रिंग के अंदर विपरीत दिशाओं में लगभग प्रकाश की गति से प्रोटॉन के दो बीमों को आग लगाता है। यूरोपियन ऑर्गनाइजेशन फॉर न्यूक्लियर रिसर्च (CERN) द्वारा निर्मित यह भौतिकी अनुसंधान की ऊर्जा सीमा पर है, जो अत्यधिक ऊर्जावान कणों के साथ प्रयोग करता है।
लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर (LHC) के प्रमुख उद्देश्य:
- कई भौतिकविदों को उम्मीद है कि लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर भौतिकी में कुछ मूलभूत खुले प्रश्नों के उत्तर देने में मदद करेगा, जैसे:
- प्राथमिक वस्तुओं के बीच परस्पर क्रियाओं और बलों को नियंत्रित करने वाले बुनियादी नियम।
- अंतरिक्ष और समय की गहरी संरचना, और
- क्वांटम यांत्रिकी और सामान्य सापेक्षता के बीच अंतर्संबंध।
- उच्च-ऊर्जा कण प्रयोगों से भी डेटा की आवश्यकता होती है, ताकि यह सुझाव दिया जा सके कि वर्तमान वैज्ञानिक मॉडल के कौन से संस्करण सही होने की अधिक संभावना है। विशेष रूप से, उनकी भविष्यवाणियों को मान्य करने और आगे के सैद्धांतिक विकास की अनुमति देने के लिए मानक मॉडल और हिग्स-लेस मॉडल (Higgs Less model) के बीच चयन करना।
- LHC का लक्ष्य भौतिकविदों को कण भौतिकी के विभिन्न सिद्धांतों की भविष्यवाणियों का परीक्षण करने की अनुमति देना है, जिसमें हिग्स बोसॉन के गुणों को मापना, सुपर-सममित सिद्धांतों द्वारा भविष्यवाणी किए गए नए कणों के बड़े परिवार की खोज करना और कण भौतिकी (Particle Physics) में अन्य अनसुलझे प्रश्न शामिल हैं।
लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर (LHC) की महत्वपूर्ण उपलब्धियां/निष्कर्ष:
- क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा की खोज: वर्ष 2011 में, यह बताया गया कि LHC में क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा (ब्लैक होल के अलावा सबसे घना मौजूद पदार्थ) बनाया गया था।
- हिग्स बोसॉन की खोज: वर्ष 2012 में, CERN के वैज्ञानिकों ने LHC के पहले दौर के दौरान हिग्स बोसॉन या 'गॉड पार्टिकल' की खोज की घोषणा की। इस खोज ने 'बल-वाहक' उप-परमाणु कण के लिए दशकों की लंबी खोज को समाप्त कर दिया और हिग्स प्रणाली के अस्तित्व को साबित कर दिया, एक सिद्धांत 1960 के दशक के मध्य में सामने आया।
- पेंटाक्वार्क्स और टेट्राक्वार्क्स: क्वार्क्स पदार्थ के बुनियादी निर्माण खंड (बिल्डिंग ब्लॉक) हैं। वे आमतौर पर प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के अंदर पाए जाते हैं, वे कण जो ब्रह्मांड में प्रत्येक परमाणु के कोर को बनाते हैं। टकराव से उत्पन्न डेटा का उपयोग करते हुए, भौतिकविदों ने पेंटाक्वार्क्स और टेट्राक्वार्क्स जैसे विदेशी कणों का अवलोकन किया है।
- नई भौतिकी के संकेत: हिग्स बोसॉन की खोज के बाद, वैज्ञानिकों ने मानक मॉडल से परे देखने के लिए एक उपकरण के रूप में एकत्र किए गए डेटा का उपयोग करना शुरू कर दिया है, जो वर्तमान में ब्रह्मांड के प्राथमिक निर्माण ब्लॉकों और उनकी अंतःक्रियाओं का सर्वोत्तम सिद्धांत है। CERN के वैज्ञानिक तथाकथित "डार्क मैटर" की समझ को आगे बढ़ाने के लिए टक्करों का उपयोग करने की आशा करते हैं। माना जाता है कि यह मुश्किल-से-पता लगाने वाला, आशा के लिए कण से ब्रह्मांड का अधिकांश हिस्सा निर्मित है, लेकिन ये पूरी तरह से अदृश्य होता है, क्योंकि यह प्रकाश को अवशोषित, प्रतिबिंबित या उत्सर्जित नहीं करता है।
निष्कर्षत: लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर (LHC) एक असाधारण वैज्ञानिक उपलब्धि है, हालांकि इसके संचालन के लिए कई व्यक्तियों और संगठनों से व्यापक सहयोग की आवश्यकता होती है। ब्रह्मांड के बारे में हमारी समझ को बेहतर बनाने के लिए LHC से जुड़ी चुनौतियों का समाधान करना महत्वपूर्ण है।
Note:
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2. Write your NAME at the top of the answer sheet. Answer sheets without NAME will not be evaluated, in any case.
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