हाइपरन्यूक्लियस

हाइपरन्यूक्लियस पारंपरिक परमाणु नाभिक के समान होता है, लेकिन इसमें सामान्य प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के अतिरिक्त कम से कम हाइपरॉन होता है। हाइपरॉन्स बैरियन कणों की  श्रेणी है जो गैर-शून्य विलक्षणता क्वांटम संख्या को ले जाती है, जो कि प्रबल और विद्युत चुम्बकीय परस्पर क्रिया द्वारा संरक्षित है।

विभिन्न प्रकार की प्रतिक्रियाएं नाभिक में  या एक से अधिक इकाइयों की विलक्षणता को संचय करने की सुविधा देती हैं। सबसे हल्का हाइपरॉन, लैम्ब्डा बेरोन (Λ) युक्त हाइपेरानी नाभिक, सामान्य नाभिक की तुलना में अधिक दृढ बद्ध  होते हैं, हालांकि वे लगभग 200 पीएस के औसत जीवनकाल के साथ प्रभावहीन बल के माध्यम से क्षय कर सकते हैं। सिग्मा (Σ) हाइपेरानी नाभिक की मांग की गई है, क्योंकि इसमें xi बेरियन (Ξ) या दो Λ's वाले दोहरे-असामान्य नाभिक हैं।

नामकरण
हाइपरन्यूक्लिओ को उनके परमाणु संख्या और बेरोन संख्या के संदर्भ में नामित किया जाता है, जैसा कि सामान्य नाभिक में होता है, साथ ही हाइपरॉन (एस) जो प्रतीक के बाएं सबस्क्रिप्ट में सूचीबद्ध होते हैं, इस संकेत के साथ कि परमाणु संख्या को हाइपरन्यूक्लियस के कुल आवेश के रूप में व्याख्या किया जाता है। आवेशित किए गए हाइपरॉन जैसे xi ऋणात्मक (Ξ−) के साथ-साथ प्रोटॉन भी सम्मिलित हैं। उदाहरण के लिए, हाइपरन्यूक्लियस में 8 प्रोटॉन, 7 न्यूट्रॉन और एक Λ (जिसमें कोई आवेश नहीं होता) होता है।

इतिहास
पहली बार 1952 में मैरियन डेनिज़ और जेरज़ी प्निव्स्की द्वारा खोजा गया था, जो उनके ऊर्जावान लेकिन विलंबित क्षय के आधार पर ब्रह्मांडीय किरणों के संपर्क में आने वाली परमाणु पायस प्लेट का उपयोग करते थे। यह घटना Λ बेरोन युक्त परमाणु खंड के कारण होने का अनुमान लगाया गया था। 1970 के दशक तक प्रयोग ब्रह्मांडीय किरणों का उपयोग करके पायस में उत्पादित हाइपेरानी नाभिक का अध्ययन करना जारी रखेंगे, और बाद में कण त्वरक से पिओन (π) और काओन (K) किरणपुंज का उपयोग करेंगे।

1980 के दशक से, पिओन और काओन बीम का उपयोग करने वाली अधिक कुशल उत्पादन विधियों ने परमाणु अनुसंधान के लिए यूरोपीय परिषद, ब्रुकहैवन राष्ट्रीय प्रयोगशाला, कोसोवो की ऊर्जा निगम, DAφNE, और जेपीएआरसी सहित विभिन्न त्वरक सुविधाओं पर आगे की जांच की स्वीकृति दी है। 2010 के दशक में, एक विशाल आयन कोलाइडर प्रयोग और एसटीएआर प्रयोग जैसे भारी आयन प्रयोगों ने सबसे पहले क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा से हैड्रोनीकरण के माध्यम से बनने वाले प्रकाश हाइपेरानी नाभिक के उत्पादन और माप की स्वीकृति दी।

गुण
हाइपरन्यूक्लियर भौतिकी सामान्य नाभिक से भिन्न होती है क्योंकि हाइपरॉन चार न्यूक्लियॉन प्रचक्रण (भौतिकी) और  समभारिक प्रचक्रण  से भिन्न होता है। अर्थात्,  एकल हाइपरॉन पाउली अपवर्जन सिद्धांत द्वारा प्रतिबंधित नहीं है, और निम्नतम ऊर्जा स्तर तक मंद हो सकता है। जैसे, हाइपेरानी नाभिक प्रायः सामान्य नाभिक की तुलना में छोटे और अधिक दृढ बद्ध होते हैं; उदाहरण के लिए, लिथियम हाइपरन्यूक्लियस  सामान्य नाभिक से 19%  6 Li छोटा है।  हालाँकि, हाइपरॉन्स प्रभावहीन बल के माध्यम से क्षय कर सकते हैं;  मुक्त Λ का औसत जीवनकाल है $1/2$, और Λ हाइपरन्यूक्लियस का आकार सामान्य रूप से आंशिक छोटा होता है।

गैर-अद्वितीय सामान्य नाभिक और असामान्य हाइपेरानी नाभिक दोनों के लिए सामान्यीकृत द्रव्यमान सूत्र विकसित किया गया है, जो Λ, ΛΛ, Σ, और Ξ हाइपरॉन (एस) वाले हाइपेरानी नाभिक के द्रव्यमान का अनुमान लगा सकता है।  हाइपरन्यूक्लियर के लिए न्यूट्रॉन और प्रोटॉन ड्रिप लाइन की भविष्यवाणी की जाती है और सामान्य न्यूट्रॉन और प्रोटॉन ड्रिपलाइन से अधिक कुछ असामान्य हाइपेरानी नाभिक के अस्तित्व का सुझाव दिया जाता है। इस सामान्यीकृत द्रव्यमान सूत्र को बोटविना और पोचोडज़ल्ला द्वारा सामंता सूत्र का नाम दिया गया था और भारी-आयन संघट्‍टन में हाइपेरानी नाभिक की सापेक्ष उत्पादन की भविष्यवाणी करने के लिए उपयोग किया गया था।

Λ हाइपेरानी नाभिक
सबसे सरल, और सबसे अच्छी तरह से समझे जाने वाले, हाइपरन्यूक्लियस के प्रकार में केवल सबसे हल्का हाइपरॉन, Λ सम्मिलित है।

जबकि दो न्यूक्लियॉन आभासी कण पियोन द्वारा मध्यस्थता वाले परमाणु बल के माध्यम से बातचीत कर सकते हैं, Λ  Σ बैरियन बन जाता है, जो  पियोन उत्सर्जित करता है, इसलिए Λ-नाभिकीय अन्योन्यक्रिया केवल अधिक विशाल मेसॉनों जैसे कि एटा मेसन|η और ओमेगा मेसन|ω मेसॉन, या दो या दो से अधिक मेसॉनों के  साथ आदान-प्रदान के माध्यम से मध्यस्थ है। इसका मतलब है कि Λ-न्यूक्लियॉन इंटरैक्शन कमजोर है और मानक परमाणु बल की तुलना में कम रेंज है, और न्यूक्लियस में Λ का संभावित कुआं न्यूक्लियॉन की तुलना में उथला है; हाइपेरानी नाभिक में, Λ विभव की गहराई लगभग 30 MeV है। हालांकि, Λ-न्यूक्लियॉन इंटरेक्शन में वन-पियन एक्सचेंज हाइपेरानी नाभिक में Λ और Σ बेरिऑन के क्वांटम-मैकेनिकल मिश्रण का कारण बनता है (जो मुक्त स्थान में नहीं होता है), विशेष रूप से न्यूट्रॉन-समृद्ध हाइपेरानी नाभिक में। इसके अतिरिक्त,  Λ और दो न्यूक्लियंस के बीच तीन-निकाय बल नाभिक में तीन-निकाय अंतःक्रिया से अधिक महत्वपूर्ण होने की उम्मीद है, क्योंकि Λ  आभासी Σ मध्यवर्ती के साथ दो पियोनों का आदान-प्रदान कर सकता है, जबकि न्यूक्लियंस में समतुल्य प्रक्रिया के लिए अपेक्षाकृत आवश्यकता होती है। भारी डी एल अन्य फील्ड रियान (Δ) मध्यवर्ती।

सभी हाइपरॉन्स की तरह, Λ हाइपरन्यूक्लिआई कमजोर अंतःक्रिया के माध्यम से क्षय कर सकता है, जो इसे लाइटर बेरोन में बदल देता है और मेसन या लेप्टान-एंटी लेपटोन  जोड़ी का उत्सर्जन करता है। मुक्त स्थान में, Λ सामान्य रूप से प्रभावहीन बल के माध्यम से  प्रोटॉन और  π में क्षय होता है- मेसन, या  न्यूट्रॉन और  π0, के कुल आधे जीवन के साथ $3/2$. हाइपरन्यूक्लियस में न्यूक्लियॉन Λ को प्रभावहीन बल के माध्यम से  पिओन उत्सर्जित किए बिना क्षय का कारण बन सकता है; पिओन उत्सर्जक क्षय मोड के दमन के कारण यह प्रक्रिया भारी हाइपेरानी नाभिक में प्रभावी हो जाती है। हाइपरन्यूक्लियस में Λ का आधा जीवन काफी छोटा होता है, जो लगभग स्थिर होता है $263 ps$ पास में, लेकिन कुछ अनुभवजन्य माप  दूसरे से या सैद्धांतिक भविष्यवाणियों से काफी हद तक असहमत हैं।

हाइपरट्रिटोन
सबसे सरल हाइपरन्यूक्लियस hypertriton  है, जिसमें  प्रोटॉन,  न्यूट्रॉन और  Λ हाइपरॉन होता है। इस प्रणाली में Λ बहुत शिथिल रूप से बंधा हुआ है, जिसमें 130 केवी की पृथक्करण ऊर्जा और 10.6 फेमटोमीटर का बड़ा दायरा है, की तुलना में $263 ps$ दूसरे के लिए। यह ढीला बंधन जीवन भर मुक्त Λ के समान होगा। हालाँकि, मापा गया हाइपरट्रिटन जीवनकाल सभी प्रयोगों में औसत रहा (लगभग $215 ps$) सिद्धांत द्वारा भविष्यवाणी की तुलना में काफी कम है, क्योंकि गैर-मेसोनिक क्षय मोड अपेक्षाकृत मामूली होने की उम्मीद है; कुछ प्रायोगिक परिणाम इस औसत से काफी कम या अधिक लंबे हैं।

Σ हाइपेरानी नाभिक
Σ बेरोन युक्त हाइपेरानी नाभिक का अस्तित्व कम स्पष्ट है। 1980 के दशक की शुरुआत में कई प्रयोगों ने Λ पृथक्करण ऊर्जा के ऊपर बाध्य हाइपरन्यूक्लियर राज्यों की सूचना दी और माना कि उनमें से थोड़ा भारी Σ बेरोन है, लेकिन दशक के बाद के प्रयोगों ने ऐसे राज्यों के अस्तित्व को खारिज कर दिया। Σ युक्त विदेशी परमाणुओं से परिणाम− विद्युत चुम्बकीय बल द्वारा  नाभिक से बंधे हुए ने मध्यम आकार और बड़े हाइपरन्यूक्लिओ में शुद्ध प्रतिकारक Σ–न्यूक्लियॉन इंटरैक्शन पाया है, जिसका अर्थ है कि इस तरह के द्रव्यमान रेंज में कोई Σ हाइपरन्यूक्लिओ मौजूद नहीं है। हालांकि, 1998 में  प्रयोग ने निश्चित रूप से प्रकाश Σ हाइपरन्यूक्लियस को देखा.

ΛΛ और Ξ हाइपेरानी नाभिक
दो Λ बेरिऑन युक्त हाइपेरानी नाभिक बनाए गए हैं। हालांकि, दो अजीब क्वार्क होने के कारण इस तरह के हाइपरन्यूक्लिओ का उत्पादन करना बहुत कठिन होता है, और, केवल सात उम्मीदवार ΛΛ हाइपेरानी नाभिक देखे गए हैं।{{sfn|Gal et al.|2016|p=41}Λ-नाभिकीय अन्योन्य क्रिया की तरह, अनुभवजन्य और सैद्धांतिक मॉडल भविष्यवाणी करते हैं कि Λ-Λ अन्योन्यक्रिया हल्का रूप से आकर्षक है। Ξ बेरिऑन युक्त हाइपरन्यूक्लिओ ज्ञात हैं। अनुभवजन्य अध्ययन और सैद्धांतिक मॉडल इंगित करते हैं कि Ξ––प्रोटोन अन्योन्य क्रिया आकर्षक है, लेकिन Λ–न्यूक्लियॉन अन्योन्य क्रिया से कमजोर है। Σ की तरह- और अन्य ऋणावेशित कण, Ξ- विदेशी परमाणु भी बना सकता है। जब  ओ-  विदेशी परमाणु या  हाइपरन्यूक्लियस में बंधा हुआ है, यह  प्रोटॉन के साथ  अजीब क्वार्क का आदान-प्रदान करके जल्दी से  ΛΛ हाइपरन्यूक्लियस या दो Λ हाइपरन्यूक्लिओ में क्षय हो जाता है, जो मुक्त स्थान में लगभग 29 MeV ऊर्जा जारी करता है:
 * एक्स− + p → Λ + Λ

Ω हाइपेरानी नाभिक
2018 में जाली क्यूसीडी का उपयोग करके ओमेगा क्षेत्र (Ω) युक्त हाइपेरानी नाभिक की भविष्यवाणी की गई थी; विशेष रूप से, प्रोटॉन-Ω और Ω-Ω dibaryons (दो बेरिऑन युक्त बाउंड सिस्टम) के स्थिर होने की उम्मीद है।, किसी भी परिस्थिति में ऐसा कोई हाइपेरानी नाभिक नहीं देखा गया है, लेकिन भारी-आयन संघट्‍टन में ऐसी सबसे हल्की प्रजाति का उत्पादन किया जा सकता है, और STAR प्रयोग द्वारा माप प्रोटॉन-Ω dibaryon के अस्तित्व के अनुरूप हैं।

उच्च विलक्षणता के साथ हाइपेरानी नाभिक
चूंकि Λ विद्युत रूप से तटस्थ है और इसकी परमाणु बल की बातचीत आकर्षक है, इसलिए उच्च विलक्षणता और छोटे शुद्ध आवेश के साथ मनमाने ढंग से बड़े हाइपेरानी नाभिक होने की भविष्यवाणी की जाती है, जिसमें बिना न्यूक्लियंस वाली प्रजातियां सम्मिलित हैं। बहु-अजीब हाइपरन्यूक्लिओ में प्रति बैरियन परमाणु बाध्यकारी ऊर्जा कुछ शर्तों के तहत 21 MeV/A तक पहुंच सकती है, सामान्य निकेल-62| के लिए 8.80 MeV/A की तुलना में62यह। इसके अतिरिक्त, Ξ बेरिऑन का गठन तेजी से ऊर्जावान रूप से अनुकूल होना चाहिए, इसके विपरीत जब कोई Λ नहीं है, क्योंकि पाउली अपवर्जन सिद्धांत के कारण न्यूक्लिऑन के साथ विलक्षणता का आदान-प्रदान असंभव होगा।

उत्पादन
सामान्य नाभिकों की बमबारी के माध्यम से हाइपरन्यूक्लियस बनाने के लिए उत्पादन के कई तरीके तैयार किए गए हैं।

विलक्षणता विनिमय और उत्पादन
K बनाने की विधि− मेसन  विचित्र क्वार्क का  न्यूक्लियॉन से आदान-प्रदान करता है और इसे Λ में बदल देता है:
 * पी + के− → Λ + π 0
 * एन + के− → Λ + π -

हाइपरन्यूक्लियस के गठन के लिए क्रॉस सेक्शन (भौतिकी) अधिकतम होता है जब काओन बीम की गति लगभग 500 MeV/c होती है। इस सेटअप के कई रूप मौजूद हैं, जिनमें वे भी सम्मिलित हैं जहां घटना केऑन को या तो नाभिक से टकराने से पहले आराम में लाया जाता है।

दुर्लभ मामलों में, आने वाले K− इसके बजाय प्रतिक्रिया के माध्यम से Ξ हाइपरन्यूक्लियस का उत्पादन कर सकता है:
 * पी + के− → एक्स− + के+

समतुल्य विलक्षणता उत्पादन प्रतिक्रिया में π सम्मिलित होता है+ मेसन  न्यूट्रॉन के साथ प्रतिक्रिया करके इसे Λ में बदल देता है:
 * एन + पी+ → Λ + के+

इस प्रतिक्रिया का 1.05 GeV/c के बीम संवेग पर अधिकतम अनुप्रस्थ काट है, और Λ हाइपरन्यूक्लिआई के लिए सबसे कुशल उत्पादन मार्ग है, लेकिन इसके लिए विलक्षणता विनिमय विधियों की तुलना में बड़े लक्ष्यों की आवश्यकता होती है।

लोचदार बिखरने
प्रोटॉन का इलेक्ट्रॉन प्रकीर्णन इसे Λ में बदल सकता है और K उत्पन्न कर सकता है+:
 * पी + ई− → Λ + ई- + के +

जहां प्रधान प्रतीक बिखरे हुए इलेक्ट्रॉन को दर्शाता है।  इलेक्ट्रॉन बीम की ऊर्जा को पियोन या काओन बीम की तुलना में अधिक आसानी से ट्यून किया जा सकता है, जिससे हाइपरन्यूक्लियर एनर्जी लेवल को मापना और कैलिब्रेट करना आसान हो जाता है। शुरुआत में सैद्धांतिक रूप से 1980 के दशक में भविष्यवाणी की गई थी, इस पद्धति का पहली बार 2000 के दशक की शुरुआत में प्रयोगात्मक रूप से उपयोग किया गया था।

हाइपरॉन कैप्चर
ओ का कब्जा− नाभिक द्वारा बेरिऑन  Ξ बना सकता है− विदेशी परमाणु या हाइपरन्यूक्लियस। कब्जा करने पर, यह  ΛΛ हाइपरन्यूक्लियस या दो Λ हाइपरन्यूक्लिअस में बदल जाता है। नुकसान यह है कि Ξ− अकेले अजीब हैड्रोन की तुलना में बेरिऑन को बीम में बनाना कठिन होता है। हालांकि, 2020 में शुरू हुआ J-PARC का प्रयोग Ξ और ΛΛ हाइपरन्यूक्लिओ पर  समान, गैर-बीम सेटअप का उपयोग करके डेटा संकलित करेगा जहां बिखरे हुए Ξ− बेरियन्स पायस लक्ष्य पर बरसते हैं।

काओनिक नाभिक
कश्मीर- मेसन विदेशी परमाणु में  नाभिक की परिक्रमा कर सकता है, जैसे कि काओनिक हाइड्रोजन में। हालांकि के--काओनिक हाइड्रोजन में प्रोटॉन प्रबल अन्योन्यक्रिया प्रतिकारक है, कश्मीर--न्यूक्लियस इंटरेक्शन बड़ी प्रणालियों के लिए आकर्षक है, इसलिए यह मेसन हाइपरन्यूक्लियस से निकटता से जुड़ी  दृढ़ता से बंधी हुई स्थिति में प्रवेश कर सकता है; विशेष रूप से, के--प्रोटॉन-प्रोटॉन प्रणाली प्रयोगात्मक रूप से ज्ञात है और  सामान्य नाभिक की तुलना में अधिक दृढ बद्ध हुई है।

मंत्रमुग्ध हाइपरन्यूक्लिआई
1977 से आकर्षण क्वार्क वाले नाभिक की सैद्धांतिक रूप से भविष्यवाणी की गई है, और अजीब क्वार्कों की संभावित अनुपस्थिति के बावजूद मंत्रमुग्ध हाइपेरानी नाभिक के रूप में वर्णित हैं। विशेष रूप से, सबसे हल्का मंत्रमुग्ध बेरियन, Λc और एसc बेरियन, मंत्रमुग्ध हाइपेरानी नाभिक में बाध्य अवस्थाओं में मौजूद होने की भविष्यवाणी की जाती है, और उन प्रक्रियाओं के अनुरूप बनाई जा सकती है जो हाइपेरानी नाभिक बनाने के लिए उपयोग की जाती हैं। एल की गहराईc परमाणु पदार्थ में क्षमता 58 MeV होने का अनुमान लगाया गया है, लेकिन Λ हाइपेरानी नाभिक के विपरीत, बड़े हाइपेरानी नाभिक में धनावेशित Λ होता हैc कूलम्ब प्रतिकर्षण के कारण संबंधित Λ हाइपेरानी नाभिक की तुलना में कम स्थिर होगा। Λ के बीच द्रव्यमान अंतरc और यह {{physics particle|Σ|TR=+|BR=c}हाइपेरानी नाभिक में होने के लिए इन बेरोनों के प्रशंसनीय मिश्रण के लिए } बहुत बड़ा है। सम्मोहक हाइपरन्यूक्लिओ के कमजोर क्षय में साधारण हाइपरन्यूक्लिओ की तुलना में मजबूत विशेष सापेक्षता सुधार होते हैं, क्योंकि क्षय प्रक्रिया में जारी ऊर्जा Λ बेरोन के द्रव्यमान के बराबर होती है।

यह भी देखें

 * स्ट्रेंजलेट, पदार्थ का काल्पनिक रूप जिसमें विचित्र क्वार्क भी होते हैं