طبیعیات دان الیکٹران الیکٹرک ڈوپول لمحے کو بے مثال صحت سے متعلق پیمائش کرتے ہیں - فزکس ورلڈ

یونیورسٹی آف کولوراڈو، بولڈر، یو ایس کے طبیعیات دانوں نے الیکٹران کے چارج کی تقسیم کی شکل کو بے مثال درستگی کے لیے متعین کیا ہے۔ کی قیادت میں ایرک کارنیل اور جون یہ، ٹیم نے پایا کہ اس چارج کی تقسیم میں کوئی بھی عدم توازن - الیکٹران کا الیکٹرک ڈوپول لمحہ، یا eEDM - 4.1 x 10 سے کم ہونا چاہیے۔^30- e cm، 2.1×10 کی غیر یقینی صورتحال کے ساتھ^30- e سینٹی میٹر یہ درستگی ایک وائرس کے طول و عرض میں زمین کے سائز کی پیمائش کرنے کے مترادف ہے، اور اس کے نتیجے میں معیاری ماڈل سے باہر نئے ذرات کی تلاش میں اہم مضمرات ہیں۔

نئے ذرات کو تلاش کرنے کا ایک طریقہ یہ ہے کہ معلوم ذرات کو ایک ساتھ توڑ کر بڑے ذرہ ایکسلریٹر جیسے کہ لارج ہیڈرون کولائیڈر (LHC) میں بڑھتی ہوئی توانائیوں پر براہ راست ایسا کیا جائے۔ متبادل یہ ہے کہ الیکٹران کی چارج ڈسٹری بیوشن میں نئے ذرات کے بتانے والے اشارے تلاش کرکے بالواسطہ طور پر کیا جائے۔ یہ وہ طریقہ ہے جسے CU-Boulder ٹیم نے استعمال کیا ہے، اور یہ تلاش کو لیبارٹری کے ٹیبل ٹاپ پر کرنے کی اجازت دیتا ہے۔

کائنات کی ہم آہنگی، ایک الیکٹران میں آئینہ دار ہے۔

الیکٹران کے گھومنے کی وجہ سے ایک مقناطیسی لمحہ ہوتا ہے، اور اسے گھومنے والے چارج کے طور پر سوچا جا سکتا ہے جو مقناطیسی ڈوپول پیدا کرتا ہے۔ اس کے برعکس، الیکٹرک ڈوپول مومنٹ (EDM) صرف اس صورت میں ہو سکتا ہے جب الیکٹران کی چارج ڈسٹری بیوشن قدرے مسخ ہو جائے۔ اس طرح کی تحریف کی موجودگی کا مطلب یہ ہوگا کہ الیکٹران اب وقت کے الٹ جانے والی ہم آہنگی کو نہیں مانتا، جو کہ طبیعیات کا بنیادی تقاضا ہے کہ وقت آگے یا پیچھے کی طرف بہتا ہے۔

یہ سمجھنے کے لیے کہ اس ہم آہنگی کی کیوں خلاف ورزی کی جائے گی، غور کریں کہ اگر وقت الٹ جائے تو کیا ہوگا۔ الیکٹران پھر مخالف سمت گھومے گا اور اس کے مقناطیسی لمحے کی سمت پلٹ جائے گی۔ eEDM، تاہم، ایک مستقل چارج مسخ کا نتیجہ ہے، لہذا یہ کوئی تبدیلی نہیں رہے گی۔ یہ ایک مسئلہ ہے، کیونکہ اگر ہم دونوں لمحات متوازی کے ساتھ شروع کرتے ہیں، تو وقت کا الٹ جانا ان کو متوازی متوازی، وقت کی ہم آہنگی کی خلاف ورزی کی طرف لے جاتا ہے۔

معیاری ماڈل - کائنات کو بنانے والی قوتوں اور ذرات کے لیے موجودہ بہترین فریم ورک - صرف وقت کی ہم آہنگی کی بہت کم مقدار کی خلاف ورزی کی اجازت دیتا ہے، لہذا یہ پیش گوئی کرتا ہے کہ الیکٹران کا برقی ڈوپول لمحہ ~10 سے زیادہ نہیں ہو سکتا۔^36- e سینٹی میٹر موجودہ جدید ترین آلات کے ساتھ بھی تجرباتی طور پر قابل آزمائش ہونے کے لیے یہ بہت چھوٹا ہے۔

تاہم، اسٹینڈرڈ ماڈل میں توسیع جیسے سپر سمیٹری بہت سے نئے ذرات کے وجود کی پیشین گوئی کرتی ہے جو اب تک دریافت کی گئی توانائیوں سے زیادہ ہے۔ یہ نئے ذرات الیکٹران کے ساتھ بات چیت کریں گے تاکہ اسے بہت بڑا eEDM دیا جا سکے۔ ایک غیر صفر eEDM کی تلاش اس لیے معیاری ماڈل سے آگے نئی طبیعیات کی تلاش ہے اور نئے ذرات کے "مارکر" کی تلاش ہے۔

سالماتی آئن eEDM کی پیمائش میں مدد کرتے ہیں۔

eEDM کی پیمائش کرنے کے لیے، CU-Boulder محققین اس بات کا پتہ لگاتے ہیں کہ ایک الیکٹران بیرونی مقناطیسی اور برقی میدان میں کیسے ڈوبتا ہے۔ یہ ڈگمگاتا، یا آگے بڑھنے کا عمل، کشش ثقل کے میدان میں جائروسکوپ کی گردش سے ملتا جلتا ہے۔ جب ایک الیکٹران کو مقناطیسی میدان کے اندر رکھا جاتا ہے، تو یہ اپنے مقناطیسی لمحے کی بدولت ایک مخصوص فریکوئنسی پر آگے بڑھتا ہے۔ اگر الیکٹران میں بھی EDM ہے تو، برقی فیلڈ لگانے سے پیشرفت کی یہ شرح بدل جائے گی: اگر الیکٹران کو برقی میدان کے حوالے سے ایک سمت میں رکھا جائے، تو تعدد کی رفتار تیز ہو جائے گی۔ اگر یہ دوسری سمت میں "اشارہ" کر رہا ہے، تو شرح کم ہو جائے گی۔

"ہم اس ڈگمگانے کی فریکوئنسی فرق کی پیمائش کر کے eEDM کا تعین کرنے کے قابل ہیں، ایک بار الیکٹران کے ساتھ ایک سمت میں اور دوسری طرف اس کے ساتھ،" وضاحت کرتا ہے۔ ٹریور رائٹCU-Boulder میں پی ایچ ڈی کا طالب علم اور ایک مقالے کے شریک مصنف سائنس نتائج کا خاکہ

خود ایک الیکٹران کا مطالعہ کرنے کے بجائے، محققین ہافنیم فلورائیڈ مالیکیولر آئنوں (HfF+) کے اندر ایک الیکٹران کی تعدد کی تعدد کی نگرانی کرتے ہیں۔ ان آئنوں کا اندرونی برقی میدان تعدد کے فرق کو بہت بڑا بناتا ہے، اور آئنوں کو ایک جال میں قید کرکے، محققین تین سیکنڈ تک الیکٹران کی رفتار کو ماپنے کے قابل تھے، ٹریور بتاتے ہیں۔ درحقیقت، محققین کا مالیکیولز پر اتنا اچھا کنٹرول تھا کہ وہ دسیوں کی درستگی تک پیشگی تعدد کی پیمائش کرنے کے قابل تھے۔ µہرٹج

ڈیٹا اکٹھا کرنے کے 620 گھنٹے کے بعد، جس کے دوران محققین نے منظم غلطیوں کی چھان بین اور کم کرنے کے لیے متعدد تجرباتی پیرامیٹرز کو تبدیل کیا، انھوں نے الیکٹران EDM کی بالائی حد کو 4.1×10 کر دیا۔^30- e سینٹی میٹر یہ ان کی اپنی سابقہ ​​پیمائش سے 37 گنا چھوٹا اور پچھلی بہترین حد سے 2.4 گنا چھوٹا ہے۔

ڈیوڈ بمقابلہ گولیت؛ ای ای ڈی ایم بمقابلہ ایل ایچ سی

نئی حد معیاری ماڈل میں کچھ ایکسٹینشنز کے ذریعے کی گئی eEDM کی پیشین گوئیوں سے متصادم ہے جیسے سپلٹ سپر سمیٹری (اسپلٹ SUSY) اور اسپن-10 گرینڈ یونیفائیڈ تھیوری، حالانکہ پچھلی حد نے انہیں پہلے ہی انگوٹھا نیچے دیا تھا۔ جیسا کہ ٹیم کے رکن لیوک کالڈویل، CU-Boulder کے ایک پوسٹ ڈاکیٹرل محقق، وضاحت کرتے ہیں: "عام طور پر eEDM کی پیش گوئی شدہ سائز مجوزہ نئی طبیعیات کے توانائی کے پیمانے کے ساتھ الٹا ہوتا ہے اور eEDM تحقیقاتی طبیعیات کی زیادہ درست پیمائش زیادہ اور زیادہ توانائی پر ہوتی ہے۔ ترازو ہماری پیمائش دسیوں TeV پر توانائی کے پیمانے پر نئی طبیعیات میں رکاوٹیں فراہم کرتی ہے، جو کہ LHC جیسے ذرہ ٹکرانے والوں کی پہنچ سے باہر ہے۔ یہ اس بات کا امکان نہیں بناتا ہے کہ ان توانائیوں کے نیچے نئے ذرات موجود ہوں۔

پیمائش (تقریباً) صفر

بولڈر کی ٹیم سمیت بہت سے محققین اس حد کو مزید کم کرنے پر زور دے رہے ہیں۔ "eEDM تجربے کی اگلی نسل ایک مختلف مالیکیول، تھوریم فلورائیڈ استعمال کرے گی۔ یہ مالیکیول فطری طور پر ای ای ڈی ایم کے لیے زیادہ حساس ہے،" کالڈ ویل کہتے ہیں، انہوں نے مزید کہا کہ انہیں 10-20 سیکنڈ تک اس کے الیکٹران کی رفتار کی پیمائش کرنے کے قابل ہونا چاہیے۔ "اس نئے اپریٹس کا ایک پروٹو ٹائپ پہلے سے ہی تیار ہے اور چل رہا ہے، آئنوں کو پھنس رہا ہے اور پہلے الیکٹران پریزیشن کو ریکارڈ کر رہا 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۔ آٹوموٹو / ای وی، 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۔
• چارٹ پرائم۔ ChartPrime کے ساتھ اپنے ٹریڈنگ گیم کو بلند کریں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• بلاک آفسیٹس۔ ماحولیاتی آفسیٹ ملکیت کو جدید بنانا۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://physicsworld.com/a/physicists-measure-the-electron-electric-dipole-moment-to-unprecedented-precision/