ရူပဗေဒလေအိုးကြီးများ

နျူထရွန်တစ်ခုအတွင်းမှာ ဘာဖြစ်နေလဲ... Beta Decay ရဲ့ ဇာတ်လမ်း တည်ငြိမ်မှုမရှိတဲ့ atomic nucleus တစ်ခုဟာ အပြင်က အားပေးမှုမလိုဘဲ quantum mechanics ရဲ့ သဘောတရားအရ အချိန်တစ်ခုမှာ spontaneous decay ဖြစ်နိုင်ပါတယ်။ Beta Decay ဆိုတဲ့ ဖြစ်စဉ်ကတော့ ဒီလိုပါပဲ — atom nucleus တစ်ခုအတွင်းက quark တစ်ခု အသွင်ပြောင်းသွားပြီး တစ်ခုလုံးရဲ့ identity ကို ပြောင်းလဲပစ်လိုက်တာပါ။ Beta decay အခြေခံပုံစံဆိုရင် neutron တစ်ခုဟာ proton တစ်ခု၊ electron တစ်ခု (beta particle)၊ ပြီးတော့ antineutrino တစ်ခု ထုတ်ပြီး ကွဲထွက်သွားတာပါ။ ဒါပေမယ့် ပိုနက်နဲစွာ ကြည့်မယ်ဆိုရင် neutron နဲ့ proton ရဲ့ ခြားနားချက်က quark component ပါ — neutron မှာ down quark နှစ်ခု up quark တစ်ခု(udd) ရှိပြီး proton မှာတော့ up quark နှစ်ခု down quark တစ်ခု (uud) ရှိပါတယ်။ ဒါကြောင့် beta decay ဖြစ်တဲ့အခါ down quark တစ်ခုက up quark ဖြစ်အောင် ပြောင်းသွားရုံပါပဲ။ ဒီ quark အသွင်ပြောင်းမှုကို ဖြစ်ပေါ်စေတာက fundamental force လေးမျိုးထဲက weak nuclear force ပါ။ down quark က W boson (အလေးချိန်များပြီး ခေတ္တခဏသာ တည်ရှိတဲ့ force-carrying particle တစ်ခု) ကို ထုတ်ပြီး up quark ဖြစ်သွားတယ်။ အဲ့ဒီ W boson ကလည်း ချက်ချင်း electron တစ်ခုနဲ့ antineutrino တစ်ခုအဖြစ် ပြန်ကွဲသွားပါတယ်။ ဒါက electromagnetic force (QED) နဲ့ လုံးဝ မတူတဲ့ mechanism ဖြစ်ပြီး၊ quark flavor ကို ပြောင်းလဲနိုင်တဲ့ တစ်ခုတည်းသော force လည်း ဖြစ်ပါတယ်။ Beta decay ဟာ nuclear physics မှာ အရေးအကြီးဆုံး ဖြစ်စဉ်တွေထဲက တစ်ခုပါ။ ကမ္ဘာပေါ်က radioactive element အများစုရဲ့ decay pattern ကို ရှင်းပြပေးတဲ့အပြင်၊ ကြယ်တွေအတွင်းက nuclear fusion လုပ်ငန်းစဉ်၊ ဥပမာ နေရောင်ခြည်ရဲ့ energy ထုတ်လုပ်မှုမှာလည်း beta decay အဆင့်တွေ ပါဝင်ပါတယ်။ Wolfgang Pauli က 1930 ခုနှစ်လောက်မှာ beta decay ဖြစ်စဉ်မှာ energy ပျောက်နေသလို ဖြစ်နေတာကို ရှင်းပြဖို့ neutrino ဆိုတဲ့ အနုမြူကို ခန့်မှန်းခဲ့ရတာလည်း ဒီ decay ကနေပါပဲ။ Beta decay ကို လေ့လာရင်းက ပေါ်လာတဲ့ စိတ်ဝင်စားစရာ မေးခွန်းတစ်ခုက — proton နဲ့ neutron ဟာ quark အရေအတွက် (သုံးလုံးစီ) တူတူ ပါဝင်ပေမယ့် mass ကွဲပြားနေတာပါ။ ဒီလိုပဲ Lambda/Sigma, Proton/Delta, Xi/Xi* စတဲ့ hadron အတွဲတွေမှာလည်း quark content တူပေမယ့် mass ကွာနေတာ တွေ့ရပါတယ်။ Standard physics (QCD) ရဲ့ ရှင်းပြချက်အရ ဒီ mass ကွာခြားချက်တွေက quark တွေရဲ့ wavefunction symmetry၊ spin coupling၊ color interaction တို့ရဲ့ ကွဲပြားတဲ့ "အတွင်းဖွဲ့စည်းပုံ" ကနေ ဖြစ်ပေါ်လာတာပါ။ တစ်နည်းပြောရရင် quark အရေအတွက်တူရင်တောင် quark တွေ ဘယ်လိုပေါင်းစပ်ဖွဲ့စည်းထားသလဲဆိုတာက mass ကို ဆုံးဖြတ်ပေးနေတာပါ။ ဒီ "ဖွဲ့စည်းပုံအလိုက် mass ကွဲပြားမှု" ကို တိကျတဲ့ သင်္ချာဖော်မြူလာနဲ့ ဖော်ပြနိုင်ဖို့နဲ့ lattice QCD တွက်ချက်မှုတွေနဲ့ ယှဉ်ပြီး စမ်းသပ်ဖို့ဟာ ရူပဗေဒသုတေသနမှာ ဆက်လက် လေ့လာနေဆဲ ဒါမှမဟုတ် ဖွင့်ထားဆဲ ဆေးခန်းတစ်ခုပါ။ Beta decay ဆိုတာ ရိုးရိုးလေး "အနုမြူတစ်ခု ကွဲသွားတယ်" ဆိုတာထက် ပိုနက်ပါတယ် — quark level မှာ flavor ပြောင်းလဲမှု၊ weak force ရဲ့ လုပ်ဆောင်ချက်၊ ပြီးတော့ hadron တွေရဲ့ mass structure နဲ့ ဆက်စပ်နေတဲ့ deep question တွေအထိ ချိတ်ဆက်ပေးနေတာပါ။