পদার্থবিদরা ইলেকট্রন বৈদ্যুতিক ডাইপোল মোমেন্টকে অভূতপূর্ব নির্ভুলতায় পরিমাপ করেন - পদার্থবিজ্ঞান বিশ্ব

মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের বোল্ডার কলোরাডো বিশ্ববিদ্যালয়ের পদার্থবিদরা অভূতপূর্ব নির্ভুলতার জন্য ইলেক্ট্রনের চার্জ বিতরণের আকার নির্ধারণ করেছেন। দ্বারা চালিত এরিক কর্নেল এবং জুন ইয়ে, দলটি দেখেছে যে এই চার্জ বন্টনে যেকোন ভারসাম্যহীনতা - ইলেকট্রনের বৈদ্যুতিক ডাইপোল মোমেন্ট বা eEDM - অবশ্যই 4.1 x 10 এর কম হতে হবে^-30 e cm, 2.1×10 এর অনিশ্চয়তা সহ^-30 e সেমি. এই নির্ভুলতা একটি ভাইরাসের মাত্রার মধ্যে পৃথিবীর আকার পরিমাপ করার সমতুল্য, এবং ফলাফলটি স্ট্যান্ডার্ড মডেলের বাইরে নতুন কণাগুলির অনুসন্ধানে গুরুত্বপূর্ণ প্রভাব ফেলে।

নতুন কণা খোঁজার একটি উপায় হল ক্রমবর্ধমান শক্তিতে লার্জ হ্যাড্রন কোলাইডার (LHC) এর মতো বৃহৎ কণা ত্বরকগুলিতে পরিচিত কণাগুলিকে একত্রে ভেঙে ফেলার মাধ্যমে সরাসরি এটি করা। বিকল্পটি হল ইলেক্ট্রনের চার্জ বন্টনে নতুন কণার কথোপকথনের লক্ষণগুলি সন্ধান করে পরোক্ষভাবে এটি করা। এই পদ্ধতিটি সিইউ-বোল্ডার দল নিযুক্ত করেছে, এবং এটি একটি পরীক্ষাগার টেবিলটপে অনুসন্ধান চালানোর অনুমতি দেয়।

মহাবিশ্বের প্রতিসাম্য, একটি ইলেক্ট্রনে প্রতিবিম্বিত

ইলেক্ট্রনের ঘূর্ণনের কারণে একটি চৌম্বকীয় মুহূর্ত রয়েছে এবং এটিকে একটি ঘূর্ণনশীল চার্জ হিসাবে বিবেচনা করা যেতে পারে যা একটি চৌম্বকীয় ডাইপোল তৈরি করে। বিপরীতে, একটি বৈদ্যুতিক ডাইপোল মোমেন্ট (EDM) তখনই ঘটতে পারে যদি ইলেকট্রনের চার্জ বন্টন সামান্য বিকৃত হয়। এই ধরনের বিকৃতির উপস্থিতির অর্থ হল যে ইলেক্ট্রন আর সময়-বিপরীত প্রতিসাম্যকে মেনে চলে না, যেটি মৌলিক প্রয়োজন যে পদার্থবিদ্যা একই থাকে, সময় এগিয়ে বা পিছনে প্রবাহিত হয়।

কেন এই প্রতিসাম্য লঙ্ঘন করা হবে তা বোঝার জন্য, সময় বিপরীত হলে কী ঘটবে তা বিবেচনা করুন। ইলেক্ট্রন তখন বিপরীত দিকে ঘুরবে এবং এর চৌম্বকীয় মুহূর্তের দিকটি উল্টে যাবে। eEDM, তবে, একটি স্থায়ী চার্জ বিকৃতির ফলে, তাই এটি অপরিবর্তিত থাকবে। এটি একটি সমস্যা, কারণ যদি আমরা উভয় মুহূর্ত সমান্তরাল দিয়ে শুরু করি, একটি সময়ের বিপরীতে তাদের সমান্তরাল বিরোধী, সময়ের প্রতিসাম্য লঙ্ঘন করে।

স্ট্যান্ডার্ড মডেল - মহাবিশ্ব তৈরিকারী শক্তি এবং কণাগুলির জন্য বর্তমান সেরা কাঠামো - শুধুমাত্র খুব অল্প পরিমাণে সময়-প্রতিসাম্য লঙ্ঘনের অনুমতি দেয়, তাই এটি ভবিষ্যদ্বাণী করে যে ইলেক্ট্রনের বৈদ্যুতিক ডাইপোল মোমেন্ট ~10 এর বেশি হতে পারে না^-36 e সেমি. বর্তমান অত্যাধুনিক যন্ত্রপাতির সাথেও পরীক্ষামূলকভাবে পরীক্ষাযোগ্য হওয়ার জন্য এটি খুবই ছোট।

যাইহোক, স্ট্যান্ডার্ড মডেলের এক্সটেনশন যেমন সুপারসিমেট্রি এখন পর্যন্ত আবিষ্কৃত যেকোনও শক্তির চেয়ে বেশি শক্তিতে অনেক নতুন কণার অস্তিত্বের পূর্বাভাস দেয়। এই নতুন কণাগুলি ইলেক্ট্রনের সাথে এটিকে অনেক বড় ইইডিএম দিতে ইন্টারঅ্যাক্ট করবে। একটি নন-জিরো eEDM এর জন্য অনুসন্ধান করা তাই স্ট্যান্ডার্ড মডেলের বাইরে নতুন পদার্থবিজ্ঞানের অনুসন্ধান এবং নতুন কণাগুলির একটি "মার্কার" সন্ধান করা।

আণবিক আয়ন eEDM পরিমাপ করতে সাহায্য করে

eEDM পরিমাপ করার জন্য, CU-Boulder গবেষকরা সনাক্ত করেন কিভাবে একটি বাহ্যিক চৌম্বকীয় এবং বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রে একটি ইলেক্ট্রন দোলা দেয়। এই দোলা, বা অগ্রসরতা, একটি মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রে একটি জাইরোস্কোপের ঘূর্ণনের অনুরূপ। যখন একটি ইলেক্ট্রন একটি চৌম্বক ক্ষেত্রের ভিতরে স্থাপন করা হয়, তখন এটি একটি নির্দিষ্ট ফ্রিকোয়েন্সিতে অগ্রসর হবে তার চৌম্বকীয় মুহূর্তের জন্য ধন্যবাদ। যদি ইলেক্ট্রনেরও একটি EDM থাকে, তাহলে একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র প্রয়োগ করলে অগ্রসরতার এই হার পরিবর্তন হবে: যদি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের সাপেক্ষে ইলেকট্রনটি এক দিকে অভিমুখী হয়, তাহলে অগ্রগতির ফ্রিকোয়েন্সি দ্রুত হবে; যদি এটি অন্য দিকে "পয়েন্টিং" হয়, তাহলে হার কমে যাবে।

"আমরা একবার এক দিকে ইলেক্ট্রন ভিত্তিক এবং আবার অন্য দিকে এটির সাথে, এই ঝাঁকুনির ফ্রিকোয়েন্সি পার্থক্য পরিমাপ করে eEDM নির্ধারণ করতে সক্ষম হই," ব্যাখ্যা করে ট্রেভর রাইট, সিইউ-বোল্ডারের একজন পিএইচডি ছাত্র এবং একটি গবেষণাপত্রের সহ-লেখক বিজ্ঞান ফলাফলের রূপরেখা।

নিজে থেকে একটি ইলেক্ট্রন অধ্যয়ন করার পরিবর্তে, গবেষকরা হাফনিয়াম ফ্লোরাইড আণবিক আয়ন (HfF+) এর ভিতরে একটি ইলেক্ট্রনের অগ্রগতি ফ্রিকোয়েন্সি নিরীক্ষণ করেন। এই আয়নগুলির অভ্যন্তরীণ বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র ফ্রিকোয়েন্সি পার্থক্যকে অনেক বড় করে তোলে এবং একটি ফাঁদে আয়নগুলিকে সীমাবদ্ধ করে, গবেষকরা তিন সেকেন্ড পর্যন্ত ইলেক্ট্রনের অগ্রগতি পরিমাপ করতে সক্ষম হন, ট্রেভর ব্যাখ্যা করেন। প্রকৃতপক্ষে, গবেষকদের অণুগুলির উপর এত ভাল নিয়ন্ত্রণ ছিল যে তারা প্রিসেশন ফ্রিকোয়েন্সি পরিমাপ করতে সক্ষম হয়েছিল µHz হয়।

তথ্য সংগ্রহের 620 ঘন্টা পরে, যে সময়ে গবেষকরা পদ্ধতিগত ত্রুটিগুলি তদন্ত এবং কমাতে একাধিক পরীক্ষামূলক পরামিতি পরিবর্তন করেছেন, তারা ইলেক্ট্রন EDM-এর উপরের সীমাকে 4.1×10 এ কমিয়েছে।^-30 e সেমি. এটি তাদের নিজস্ব পূর্ববর্তী পরিমাপের চেয়ে 37 গুণ ছোট এবং পূর্ববর্তী সেরা সীমা থেকে 2.4 গুণ ছোট।

ডেভিড বনাম গলিয়াথ; eEDM বনাম LHC

নতুন সীমাটি স্ট্যান্ডার্ড মডেলের কিছু এক্সটেনশন যেমন স্প্লিট সুপারসিমেট্রি (বিভক্ত SUSY) এবং স্পিন-10 গ্র্যান্ড ইউনিফাইড তত্ত্বের দ্বারা তৈরি eEDM-এর ভবিষ্যদ্বাণীগুলির বিরোধিতা করে, যদিও পূর্ববর্তী সীমাটি ইতিমধ্যে তাদের থাম্বস-ডাউন দিয়েছে। টিমের সদস্য হিসাবে লুক ক্যাল্ডওয়েল, CU-বোল্ডারের একজন পোস্টডক্টরাল গবেষক, ব্যাখ্যা করেছেন: “সাধারণত ইইডিএম স্কেলের পূর্বাভাসিত আকার প্রস্তাবিত নতুন পদার্থবিজ্ঞানের শক্তি স্কেলের সাথে বিপরীতভাবে এবং উচ্চতর শক্তিতে ইইডিএম প্রোব পদার্থবিজ্ঞানের আরও সুনির্দিষ্ট পরিমাপ। দাঁড়িপাল্লা আমাদের পরিমাপ LHC-এর মতো কণার সংঘর্ষের নাগালের বাইরে, দশ হাজার TeV-এ শক্তির স্কেলে নতুন পদার্থবিদ্যায় সীমাবদ্ধতা প্রদান করে।" এটি এই শক্তিগুলির নীচে নতুন কণার অস্তিত্বের সম্ভাবনা কম করে তোলে।

পরিমাপ (প্রায়) শূন্য

বোল্ডারের দল সহ অনেক গবেষক, সীমা আরও কম করার জন্য চাপ দিচ্ছেন। "eEDM পরীক্ষার পরবর্তী প্রজন্ম একটি ভিন্ন অণু, থোরিয়াম ফ্লোরাইড ব্যবহার করবে। এই অণুটি ইইডিএম-এর প্রতি সহজাতভাবে আরও সংবেদনশীল,” ক্যালডওয়েল বলেছেন, তারা 10-20 সেকেন্ডের জন্য এর ইলেক্ট্রন অগ্রগতি পরিমাপ করতে সক্ষম হওয়া উচিত। "এই নতুন যন্ত্রের একটি প্রোটোটাইপ ইতিমধ্যেই আপ এবং চলমান, আয়ন আটকাচ্ছে এবং প্রথম ইলেক্ট্রন প্রসেসশন রেকর্ড করছে।"

• এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
• PlatoData.Network উল্লম্ব জেনারেটিভ Ai. নিজেকে ক্ষমতায়িত করুন। এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোএআইস্ট্রিম। Web3 ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোইএসজি। মোটরগাড়ি / ইভি, কার্বন, ক্লিনটেক, শক্তি, পরিবেশ সৌর, বর্জ্য ব্যবস্থাপনা. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটো হেলথ। বায়োটেক এবং ক্লিনিক্যাল ট্রায়াল ইন্টেলিজেন্স। এখানে প্রবেশ করুন.
• চার্টপ্রাইম। ChartPrime এর সাথে আপনার ট্রেডিং গেমটি উন্নত করুন। এখানে প্রবেশ করুন.
• ব্লকঅফসেট। পরিবেশগত অফসেট মালিকানার আধুনিকীকরণ। এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://physicsworld.com/a/physicists-measure-the-electron-electric-dipole-moment-to-unprecedented-precision/