مادہ–پوزیٹرونیم کی اینٹی میٹر گیس لیزر کولڈ ہے – فزکس ورلڈ

CERN اور ٹوکیو یونیورسٹی کے محققین کے پاس آزادانہ طور پر پوزیٹرونیم کے لیزر کولڈ بادل ہیں۔ اس پیش رفت سے اینٹی میٹر کی خصوصیات کی درست پیمائش کرنا آسان ہو جانا چاہیے اور محققین کو زیادہ اینٹی ہائیڈروجن پیدا کرنے کی اجازت ملنی چاہیے۔

پوزیٹرونیم الیکٹران کی ایٹم جیسی پابند حالت ہے اور اس کا اینٹی پارٹیکل پوزیٹرون ہے۔ مادے اور ضد مادّہ کے ہائبرڈ کے طور پر، اسے لیب میں بنایا گیا ہے تاکہ طبیعیات دانوں کو اینٹی میٹر کی خصوصیات کا مطالعہ کرنے کی اجازت دی جائے۔ اس طرح کے مطالعے معیاری ماڈل سے آگے کی طبیعیات کو ظاہر کر سکتے ہیں اور یہ وضاحت کر سکتے ہیں کہ مرئی کائنات میں اینٹی میٹر سے کہیں زیادہ مادہ کیوں ہے۔

پوزیٹرونیم فی الحال "گرم" بادلوں میں بنایا گیا ہے جس میں ایٹموں کی رفتار کی بڑی تقسیم ہوتی ہے۔ یہ صحت سے متعلق سپیکٹروسکوپی کو مشکل بناتا ہے کیونکہ ایٹم کی حرکت اس روشنی میں ہلکی سی ڈوپلر شفٹ میں حصہ ڈالتی ہے جسے وہ خارج کرتا ہے اور جذب کرتا ہے۔ نتیجہ اسپیکٹرل لائنوں کی پیمائش کا وسیع ہونا ہے، جس سے معیاری ماڈل اور تجرباتی مشاہدات کی طرف سے پیش گوئی کی گئی سپیکٹرا کے درمیان کسی بھی چھوٹے فرق کو دیکھنا مشکل ہو جاتا ہے۔

زیادہ اینٹی ہائیڈروجن

اوسلو یونیورسٹی کا کہنا ہے کہ "اس نتیجے کے کئی اثرات ہیں۔ انٹون کیمپر، ایک لیزر طبیعیات دان اور AEgIS کا رکن۔ "پوزیٹرونیم کی رفتار کو کم کر کے، ہم اصل میں ایک یا دو آرڈرز کی شدت سے زیادہ اینٹی ہائیڈروجن پیدا کر سکتے ہیں۔" اینٹی ہائیڈروجن ایک اینٹی ایٹم ہے جس میں ایک پوزیٹرون اور ایک اینٹی پروٹون شامل ہے، اور طبیعیات دانوں کے لیے بہت دلچسپی کا باعث ہے۔

کیمپر کا یہ بھی کہنا ہے کہ تحقیق معیاری ماڈل کے موجودہ پہلوؤں کی جانچ کرنے کے لیے پوزیٹرونیم کا استعمال کرنے کی راہ ہموار کرتی ہے، جیسے کوانٹم الیکٹروڈائنامکس (QED)، جو مخصوص سپیکٹرل لائنوں کی پیش گوئی کرتی ہے۔ وہ بتاتے ہیں کہ "بہت ہی عمدہ QED اثرات ہیں جن کی آپ پوزیٹرونیم سے جانچ کر سکتے ہیں کیونکہ یہ صرف دو لیپٹون پر مشتمل ہے اور اس لیے کمزور قوت کے تعامل جیسی چیزوں کے لیے بہت حساس ہے،" وہ بتاتے ہیں۔

1988 میں پہلی تجویز پیش کی گئی، پوزیٹرونیم کی لیزر کولنگ کو حاصل کرنے میں کئی دہائیاں لگیں۔ "پوزیٹرونیم واقعی غیر تعاون یافتہ ہے کیونکہ یہ مستحکم نہیں ہے،" کہتے ہیں۔ جیفری ہینگسٹ ڈنمارک کی آرہس یونیورسٹی سے۔ وہ ALPHA کے ترجمان ہیں، CERN میں اینٹی ہائیڈروجن تجربہ۔ "یہ 140 این ایس کے بعد خود کو فنا کر لیتا ہے اور یہ سب سے ہلکا ایٹم سسٹم ہے جسے ہم بنا سکتے ہیں، جو بہت سی مشکلات لاتا ہے۔"

ایٹم کی مختصر زندگی جزوی طور پر الیکٹران اور پوزیٹرون کے درمیان فنا کے عمل کی وجہ سے ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ لیزر کی دالیں پوزیٹرونیم کے زوال سے زیادہ تیزی سے پوزیٹرونیم بادل کے ساتھ تعامل کرتی ہیں۔

AEgIS ٹیم پیننگ ٹریپ میں پوزیٹرون کے بادل کو شامل کرکے کولنگ کا عمل شروع کرتی ہے۔ یہ چارج شدہ ذرات کو محدود کرنے کے لیے جامد برقی اور مقناطیسی شعبوں کا استعمال کرتا ہے۔

اس کے بعد، پوزیٹرون کو نینو چینل سلکان کنورٹر کے ذریعے گولی مار دی جاتی ہے۔ بکھرنے اور توانائی کھونے کے بعد، پوزیٹرون کنورٹر کی سطح پر الیکٹرانوں سے جڑ جاتے ہیں، جس سے پوزیٹرونیم پیدا ہوتا ہے۔ پوزیٹرونیم ایٹموں کو ویکیوم چیمبر میں جمع کرنے سے پہلے یہ مرحلہ پہلے سے ٹھنڈا کرنے کے قدم کے طور پر کام کرتا ہے، جہاں انہیں لیزر ٹھنڈا کیا جاتا ہے۔

فوٹوون کے تعاملات

کولنگ کے عمل میں ایٹموں کا لیزر سے فوٹان کو جذب کرنا اور دوبارہ خارج کرنا شامل ہوتا ہے، اس عمل میں حرکی توانائی کھو جاتی ہے۔ روشنی کی طول موج ایسی ہے کہ یہ صرف لیزر کی طرف بڑھنے والے ایٹموں سے جذب ہوتی ہے۔ یہ ایٹم پھر بے ترتیب سمتوں میں فوٹوون خارج کرتے ہیں – انہیں ٹھنڈا کرتے ہیں۔

ٹیم نے الیگزینڈرائٹ گین میڈیم کے ساتھ ایک لیزر کا استعمال کیا، جو کیمپر کا کہنا ہے کہ مثالی ہے کیونکہ یہ ایک بڑی سپیکٹرل بینڈوڈتھ پیدا کرتا ہے جو بڑی رفتار کی تقسیم کے ساتھ ذرات کو ٹھنڈا کرنے کے قابل ہے۔ ایک بار ٹھنڈا ہونے کے بعد، پوزیٹرونیم کلاؤڈ کا درجہ حرارت پھر جانچ لیزر سے ماپا جاتا ہے۔ AeGIS ٹیم اپنے درجہ حرارت کو 380 K سے 170 K تک کم کرنے میں کامیاب رہی۔

کیمپر نے کہا، "ہم نے حقیقت میں یہ ظاہر کیا ہے کہ ہم تعامل کے وقت کے لیے ٹھنڈک کی کارکردگی کی حد کو پہنچ رہے ہیں جسے ہم روایتی ڈوپلر کولنگ کے لیے استعمال کرتے تھے۔"

نئی اینٹی میٹر ریسرچ

کم درجہ حرارت پر پوزیٹرونیم کو ٹھنڈا کرنے کا انتظام اینٹی میٹر کا مطالعہ کرنے کے نئے طریقے کھول سکتا ہے۔ پوزیٹرونیم بنیادی نظریات کے لیے ایک اچھا ٹیسٹ بیڈ ہے ہینگسٹ کہتا ہے، "ایٹمک فزکس میں ہمیں دو چیزیں واقعی سمجھنی چاہئیں، ایک ہائیڈروجن اور دوسری پوزیٹرونیم، کیونکہ ان کے صرف دو جسم ہیں۔"

صحت سے متعلق سپیکٹروسکوپی پوزیٹرونیم ایٹم کی توانائی کی سطح کا تعین کر سکتی ہے، اور دیکھ سکتی ہے کہ آیا وہ QED کی طرف سے کی گئی موجودہ پیشین گوئیوں سے میل کھاتی ہیں۔ اسی طرح، پوزیٹرونیم کی توانائی کی سطح کو اینٹی میٹر پر کشش ثقل کے اثرات کی تحقیقات کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔

PET اسکین کے دوران ریکارڈ کی گئی پہلی پوزیٹرونیم تصویر

تاہم، کرسٹوفر بیکرسوانسی یونیورسٹی کے ایک ALPHA طبیعیات دان کا کہنا ہے کہ سائنس دانوں کو ابھی بھی ایک طویل سفر طے کرنا ہے اس سے پہلے کہ درست اسپیکٹرل تجزیہ کیا جا سکے۔ "کچھ مفید حاصل کرنے کے لیے، ہمیں تقریباً 50 K تک آنے کی ضرورت ہے،" انہوں نے کہا۔ درجہ حرارت کو کم کرنے کے لیے ٹیم ابھی بھی کچھ چیزیں کر سکتی ہے، جیسے کرائیوجینک طور پر ہدف کنورٹرز کو ٹھنڈا کرنا یا دوسرا لیزر لانا۔

بیکر نے کہا، "میرے خیال میں وہ صحیح راستے پر ہیں، لیکن سرد اور ٹھنڈا ہونا زیادہ سے زیادہ مشکل ہوتا جا رہا ہے۔"

ہینگسٹ اس بات سے اتفاق کرتا ہے کہ محققین کو پوزیٹرونیم سے بوس-آئنسٹائن کنڈینسیٹ بنانے کے اپنے "پائی ان دی آسمان" کے ہدف کو حاصل کرنے میں کچھ وقت لگے گا۔

تحقیق میں بیان کیا گیا ہے۔ جسمانی جائزہ لینے کے خطوط. ایک ___ میں پری پرنٹ جس کا ہم مرتبہ جائزہ لینا باقی ہے، کوسوکے یوشیوکا اور ٹوکیو یونیورسٹی کے ساتھیوں نے ایک نئی لیزر کولنگ تکنیک کی وضاحت کی جس نے پوزیٹرونیم گیس کو ٹھنڈا کیا ہے۔

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• پلیٹو ڈیٹا ڈاٹ نیٹ ورک ورٹیکل جنریٹو اے آئی۔ اپنے آپ کو بااختیار بنائیں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ای ایس جی۔ کاربن، کلین ٹیک، توانائی ، ماحولیات، شمسی، ویسٹ مینجمنٹ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ہیلتھ۔ بائیوٹیک اینڈ کلینیکل ٹرائلز انٹیلی جنس۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://physicsworld.com/a/matter-antimatter-gas-of-positronium-is-laser-cooled/