गुरुत्वाकर्षण एंटीमैटर को कैसे प्रभावित

एंटीमैटर नामक पदार्थ ब्रह्मांड के सबसे महान रहस्यों में से एक के केंद्र में है। हम जानते हैं कि प्रत्येक कण का एक एंटीमैटर साथी होता है जो वस्तुतः उसके समान होता है, लेकिन विपरीत चार्ज के साथ। जब कोई कण और उसका प्रतिकण मिलते हैं, तो वे एक-दूसरे को नष्ट कर देते हैं - प्रकाश के विस्फोट में गायब हो जाते हैं।

भौतिकी की हमारी वर्तमान समझ भविष्यवाणी करती है कि ब्रह्मांड के निर्माण के दौरान समान मात्रा में पदार्थ और एंटीमैटर का निर्माण होना चाहिए था। लेकिन ऐसा हुआ नहीं लगता क्योंकि इसके परिणामस्वरूप सभी कण तुरंत नष्ट हो जाते। इसके बजाय, हमारे चारों ओर बहुत सारा पदार्थ है, फिर भी बहुत कम एंटीमैटर है - यहाँ तक कि अंतरिक्ष में भी बहुत कम। इस पहेली ने सिद्धांत में खामियों को खोजने या अन्यथा लापता एंटीमैटर की व्याख्या करने के लिए एक बड़ी खोज को जन्म दिया है।

ऐसा ही एक दृष्टिकोण गुरुत्वाकर्षण पर केंद्रित है। शायद एंटीमैटर गुरुत्वाकर्षण के तहत अलग तरह से व्यवहार करता है, पदार्थ की विपरीत दिशा में खींचा जाता है? यदि ऐसा है, तो हम संभवतः ब्रह्मांड के एक ऐसे हिस्से में होंगे जहां से एंटीमैटर का निरीक्षण करना असंभव है।

नेचर में प्रकाशित हमारा नया अध्ययन बताता है कि एंटीमैटर वास्तव में गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में कैसे व्यवहार करता है। इस सवाल पर अन्य दृष्टिकोण कि हम एंटीमैटर की तुलना में अधिक पदार्थ क्यों देखते हैं, भौतिकी में कई उप-क्षेत्रों में फैले हुए हैं। इनमें खगोल भौतिकी से लेकर - प्रयोगों के साथ ब्रह्मांड में एंटीमैटर के व्यवहार का निरीक्षण और भविष्यवाणी करना - से लेकर उच्च ऊर्जा कण भौतिकी तक, उन प्रक्रियाओं और मौलिक कणों की जांच करना शामिल है जो एंटीमैटर बनाते हैं और उनके जीवनकाल को नियंत्रित करते हैं।

जबकि कुछ एंटीमैटर कणों के जीवनकाल में उनके पदार्थ समकक्षों की तुलना में मामूली अंतर देखा गया है, ये परिणाम अभी भी विषमता की पर्याप्त व्याख्या से दूर हैं।

एंटीहाइड्रोजन के भौतिक गुण - एक एंटीमैटर इलेक्ट्रॉन (पॉज़िट्रॉन) से बना एक परमाणु जो एक एंटीमैटर प्रोटॉन (एंटीप्रोटॉन) से बंधा होता है - बिल्कुल हाइड्रोजन के समान होने की उम्मीद है। हाइड्रोजन के समान रासायनिक गुण, जैसे रंग और ऊर्जा, रखने के अलावा, हम यह भी उम्मीद करते हैं कि एंटीहाइड्रोजन को गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में समान व्यवहार करना चाहिए।

सामान्य सापेक्षता के सिद्धांत में तथाकथित "कमजोर तुल्यता सिद्धांत" कहता है कि गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में पिंडों की गति उनकी संरचना से स्वतंत्र होती है। यह अनिवार्य रूप से कहता है कि कोई चीज़ किस चीज़ से बनी है, इसका इस बात पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है कि गुरुत्वाकर्षण उसकी गतिविधियों को कैसे प्रभावित करता है। विभिन्न प्रकार के पदार्थ कणों के साथ गुरुत्वाकर्षण बलों के लिए इस भविष्यवाणी का अत्यधिक उच्च सटीकता के साथ परीक्षण किया गया है, लेकिन कभी भी सीधे एंटीमैटर की गति पर नहीं। पदार्थ के कणों के साथ भी, गुरुत्वाकर्षण अन्य भौतिक सिद्धांतों से अलग है, इसे अभी तक उन सिद्धांतों के साथ एकीकृत नहीं किया गया है जो एंटीमैटर का वर्णन करते हैं। एंटीमैटर गुरुत्वाकर्षण के साथ कोई भी देखा गया अंतर दोनों मुद्दों पर प्रकाश डालने में मदद कर सकता है।

आज तक, एंटीमैटर की गुरुत्वाकर्षण गति पर कोई प्रत्यक्ष माप नहीं हुआ है। इसका अध्ययन करना काफी चुनौतीपूर्ण है क्योंकि गुरुत्वाकर्षण सबसे कमजोर बल है। इसका मतलब है कि गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव को अन्य बाहरी प्रभावों से अलग करना मुश्किल है। स्थिर (दीर्घकालिक), तटस्थ और ठंडे एंटीमैटर का उत्पादन करने के लिए तकनीकों की हालिया प्रगति के कारण ही माप संभव हो पाया है।

फंसा हुआ एंटीमैटर

हमारा काम स्विट्जरलैंड में स्थित दुनिया की सबसे बड़ी कण भौतिकी प्रयोगशाला, सर्न में अल्फा-जी प्रयोग में हुआ, जिसे एक ऊर्ध्वाधर, दो-मीटर लंबे जाल में एंटीहाइड्रोजन युक्त करके गुरुत्वाकर्षण के प्रभावों का परीक्षण करने के लिए डिज़ाइन किया गया था। एंटीहाइड्रोजन को उसके एंटीमैटर घटकों: स्थिति और एंटीप्रोटॉन के संयोजन से जाल में बनाया जाता है।

पॉज़िट्रॉन कुछ रेडियोधर्मी सामग्रियों द्वारा आसानी से उत्पादित होते हैं - हमने रेडियोधर्मी टेबल नमक का उपयोग किया। हालाँकि, ठंडे एंटीप्रोटोन बनाने के लिए, हमें विशाल कण त्वरक और एक अद्वितीय डिसेलेरेटिंग सुविधा का उपयोग करना पड़ा जो सर्न में संचालित होती है। दोनों सामग्रियों को विद्युत रूप से चार्ज किया जाता है और इन्हें पेनिंग ट्रैप नामक विशेष उपकरणों में एंटीमैटर के रूप में स्वतंत्र रूप से फंसाया और संग्रहीत किया जा सकता है, जिसमें विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र शामिल होते हैं।

हालाँकि, एंटी-परमाणु, पेनिंग ट्रैप द्वारा सीमित नहीं हैं, और इसलिए हमारे पास "चुंबक बोतल ट्रैप" नामक एक अतिरिक्त उपकरण था, जो एंटी-परमाणु को सीमित करता था। यह जाल असंख्य अतिचालक चुम्बकों द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्रों द्वारा बनाया गया था। इन्हें बोतल के विभिन्न पक्षों की सापेक्ष शक्तियों को नियंत्रित करने के लिए संचालित किया गया था। विशेष रूप से, यदि हमने बोतल के ऊपर और नीचे को कमजोर कर दिया, तो परमाणु गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में जाल छोड़ने में सक्षम होंगे।

हमने गणना की कि एंटी-परमाणु जाल में आसपास के पदार्थ कणों से टकराने के कारण उत्पन्न एंटीमैटर विनाश का पता लगाकर कितने एंटी-परमाणु ऊपर और नीचे की ओर भागे। सामान्य हाइड्रोजन परमाणुओं में इस प्रक्रिया के विस्तृत कंप्यूटर मॉडल के साथ इन परिणामों की तुलना करके, हम

CREDIT NEWS: thehansindia