एंटीमैटर ऊपर नहीं गिरता, CERN प्रयोग से पता चला - फिजिक्स वर्ल्ड

एंटीमैटर ऊपर नहीं गिरता, CERN प्रयोग से पता चला - फिजिक्स वर्ल्ड

समय टिकट: 27 सितंबर, 2023 11:30 पूर्वाह्न

बैरल सिंटिलेटर
नीचे जा रहे हैं: अल्फा-जी के बैरल सिंटिलेटर को CERN में असेंबल किया जा रहा है। (सौजन्य: सर्न)

एंटीमैटर "गिरता नहीं" है, बल्कि सामान्य पदार्थ की तरह ही पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण खिंचाव पर प्रतिक्रिया करता है। इस पर काम कर रहे भौतिकविदों का यही निष्कर्ष है अल्फा-जी सीईआरएन में प्रयोग, जिन्होंने मुक्त रूप से गिरने वाले एंटीमैटर परमाणुओं का पहला प्रत्यक्ष अवलोकन किया है।

प्रयोग इस विचार को खारिज करने में मदद करता है कि गुरुत्वाकर्षण के प्रति उनकी प्रतिक्रियाओं में अंतर किसी तरह इस तथ्य के लिए जिम्मेदार है कि दृश्यमान ब्रह्मांड में एंटीमैटर की तुलना में बहुत अधिक पदार्थ है। हालाँकि, माप अभी भी तांत्रिक, लेकिन बहुत ही असंभावित संभावना को खुला छोड़ देता है कि एंटीमैटर और पदार्थ गुरुत्वाकर्षण के प्रति थोड़ा अलग तरीके से प्रतिक्रिया करते हैं।

एंटीमैटर की पहली बार भविष्यवाणी 1928 में की गई थी और चार साल बाद पहले एंटीमैटर कण - एंटी-इलेक्ट्रॉन, या पॉज़िट्रॉन - प्रयोगशाला में देखे गए थे। एंटीमैटर कण अपने पदार्थ समकक्षों के समान प्रतीत होते हैं, लेकिन उनके चार्ज, समता और समय के विपरीत होते हैं। अब तक, प्रतिकणों के अध्ययन से पता चलता है कि उनका द्रव्यमान उनके समकक्षों के समान ही होता है और वे गुरुत्वाकर्षण के प्रति उसी तरह प्रतिक्रिया करते हैं।

नजरों से ओझल हो गया

यह समानता बताती है कि बिग बैंग के दौरान एंटीमैटर का उत्पादन पदार्थ के समान ही मात्रा में होना चाहिए था। यह दृश्यमान ब्रह्मांड के बारे में हम जो जानते हैं, उसके विपरीत है, जिसमें एंटीमैटर की तुलना में बहुत अधिक पदार्थ शामिल प्रतीत होता है। परिणामस्वरूप, भौतिक विज्ञानी सूक्ष्म तरीकों की खोज कर रहे हैं कि एंटीमैटर पदार्थ से भिन्न है, क्योंकि ऐसे अंतर खोजने से यह समझाने में मदद मिल सकती है कि पदार्थ एंटीमैटर पर हावी क्यों है।

एंटीमैटर पर गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव के अप्रत्यक्ष माप से पता चलता है कि पदार्थ और एंटीमैटर दोनों गुरुत्वाकर्षण के प्रति एक ही तरह से प्रतिक्रिया करते हैं। हालाँकि, एंटीमैटर के साथ काम करने की कठिनाइयों का मतलब था कि पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण के तहत स्वतंत्र रूप से गिरने वाले एंटीमैटर का प्रत्यक्ष अवलोकन नहीं किया जा सका था।

जबकि एंटीमैटर को प्रयोगशाला में बनाया जा सकता है, यह प्रायोगिक उपकरण में पदार्थ के संपर्क में आने पर नष्ट हो जाएगा। इसलिए एक प्रयोग करने के लिए पर्याप्त एंटीमैटर जमा करने के लिए बहुत सावधानी बरतनी चाहिए। पिछले एक दशक में, CERN की अल्फा टीम ने विनाश को कम करने के लिए उच्च वैक्यूम के तहत एंटीमैटर की चुंबकीय ट्रैपिंग में महारत हासिल की है। अब, उन्होंने अल्फा-जी नामक एक लंबे बेलनाकार निर्वात कक्ष के भीतर एक जाल बनाया है, जो उन्हें यह देखने की अनुमति देता है कि एंटीमैटर नीचे गिरता है या ऊपर।

उनके प्रयोग में कक्ष को एंटीहाइड्रोजन परमाणुओं से भरना शामिल है - जिनमें से प्रत्येक में एक एंटीप्रोटॉन और एक पॉज़िट्रॉन शामिल हैं। पॉज़िट्रॉन एक रेडियोधर्मी स्रोत से एकत्र किए जाते हैं और एंटीप्रोटॉन एक ठोस लक्ष्य पर प्रोटॉन को फायर करके बनाए जाते हैं। दोनों प्रकार के एंटीपार्टिकल को बहुत सावधानी से धीमा किया जाता है और फिर एंटीहाइड्रोजन बनाने के लिए संयोजित किया जाता है।

जाल से बचना

अल्फा-जी प्रयोग सिलेंडर के केंद्र में चुंबकीय रूप से फंसे एंटीहाइड्रोजन से शुरू होता है। फिर फँसाने वाले क्षेत्र को नीचे डायल किया जाता है, ताकि एंटीआटोम्स जाल से बाहर निकलना शुरू कर दें। ये भागने वाले कक्ष की दीवारों पर हमला करते हैं, जहां विनाश एक जगमगाहट डिटेक्टर के भीतर प्रकाश की एक चमक पैदा करता है। टीम ने जाल के केंद्र के नीचे लगभग 80% विनाश देखा, जिससे पता चलता है कि जाल से निकलने के बाद एंटीएटम गुरुत्वाकर्षण के तहत आते हैं। प्रयोग को एक दर्जन से अधिक बार दोहराने से इसकी पुष्टि हुई। टीम ने 100% एंटीआटोम्स को नीचे की ओर बढ़ते नहीं देखा क्योंकि कणों की तापीय गति ने उनमें से कुछ को ऊपर की ओर भेज दिया और वे फिर से गिरने से पहले ही नष्ट हो गए - अल्फा-जी के प्रवक्ता बताते हैं जेफरी हैंगस्टजो डेनमार्क की आरहूस यूनिवर्सिटी में हैं। हैंगस्ट ने बताया भौतिकी की दुनिया यह प्रयोग सुसंगत है जिसमें एंटीहाइड्रोजन नीचे गिर रहा है।

हालाँकि, अल्फा-जी ने पाया कि पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण के कारण एंटीटोम्स में त्वरण का अनुभव हुआ जो कि सामान्य पदार्थ द्वारा अनुभव किए गए त्वरण का लगभग 0.75 है। हालांकि इस माप का सांख्यिकीय महत्व कम है, लेकिन यह आशाजनक आशा प्रदान करता है कि भौतिक विज्ञानी जल्द ही पदार्थ और एंटीमैटर के बीच अंतर खोज सकते हैं जो मानक मॉडल से परे नई भौतिकी की ओर इशारा कर सकता है।

ग्राहम शोर ब्रिटेन की स्वानसी यूनिवर्सिटी के बारे में बताते हैं भौतिकी की दुनिया अल्फा-जी परिणाम को इस सबूत के रूप में नहीं समझा जाना चाहिए कि एंटीमैटर पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में पदार्थ की तुलना में अलग तरह से प्रतिक्रिया करता है।

शोर बताते हैं, "[विसंगति] का कोई भी माप बेहद अप्रत्याशित होगा और संभवतः एक नए प्रकार के गुरुत्वाकर्षण बल का संकेत देगा, शायद एक ग्रेविफोटोन, लेकिन यह देखना मुश्किल है कि यह पदार्थ पर सटीक गुरुत्वाकर्षण प्रयोगों से कैसे छिपा रह सकता है।" , जो अल्फा-जी प्रयोग में शामिल नहीं थे।

हालाँकि, हमें प्रयोग से अधिक डेटा के लिए इंतजार करना होगा क्योंकि अल्फा-जी को नष्ट कर दिया गया है और CERN में इसके स्थान पर एक स्पेक्ट्रोस्कोपी प्रयोग रखा गया है। हैंगस्ट और उनके सहयोगी वर्तमान में अल्फा-जी में एक चुंबक में ज्ञात डिज़ाइन दोष को ठीक कर रहे हैं और इस बात पर काम कर रहे हैं कि वे प्रयोग के प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए एंटीहाइड्रोजन परमाणुओं को लेजर से कैसे ठंडा कर सकते हैं।

में अनुसंधान वर्णित है प्रकृति.

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