वैज्ञानिकों ने पहली बार पॉज़िट्रोनियम आयनों को सफलतापूर्वक लेजर से ठंडा किया!

एक हालिया अध्ययन में, यूरोपियन सेंटर फॉर न्यूक्लियर रिसर्च (सीईआरएन) के तहत एईजीआईएस प्रणाली ने लेजर-कूल्ड पॉज़िट्रोनियम आयनों को सफलतापूर्वक लेजर-कूल्ड गामा किरणों का उत्सर्जन करने वाले पदार्थ-एंटीमैटर सिस्टम की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम उठाया है।
इस प्रयोग के परिणाम न केवल उच्च परिशुद्धता परीक्षण के लिए मजबूत समर्थन प्रदान करते हैं कि क्या एंटीमैटर और पदार्थ एक ही तरह से पृथ्वी पर गिरते हैं, बल्कि गामा-किरण के उत्पादन की संभावना सहित एंटीमैटर अनुसंधान की एक पूरी नई श्रृंखला का मार्ग भी प्रशस्त करते हैं। लेजर.
एजिस सिस्टम (एईजीआईएस) सीईआरएन की एंटीमैटर फैक्ट्री में एंटी-हाइड्रोजन परमाणुओं का उत्पादन और अध्ययन करने वाले कई प्रयोगों में से एक है, जिसका लक्ष्य उच्च परिशुद्धता के साथ परीक्षण करना है कि क्या एंटीमैटर और पदार्थ दोनों एक ही तरह से पृथ्वी पर गिरते हैं।
हाल ही में फिजिकल रिव्यू लेटर्स में प्रकाशित एक पेपर में, एईजीआईएस सहयोग एक प्रायोगिक उपलब्धि पर रिपोर्ट करता है जो न केवल इस लक्ष्य को प्राप्त करने में मदद करता है, बल्कि गामा-रे लेजर के उत्पादन की संभावना सहित एंटीमैटर अनुसंधान की एक पूरी नई श्रृंखला का मार्ग भी प्रशस्त करता है। , जो शोधकर्ताओं को अंदर एक परमाणु के नाभिक को देखने और भौतिकी से परे अनुप्रयोगों को देखने की अनुमति देगा।
CERN की एंटीमैटर फैक्ट्री के कई प्रयोगों में से एक, AEgIS का लक्ष्य, एंटी-हाइड्रोजन परमाणुओं के गुणों का अध्ययन करना है। एंटी-हाइड्रोजन (एक एंटीप्रोटॉन के चारों ओर घूमने वाला एक पॉज़िट्रॉन) बनाने के लिए, एईजीआईएस एंटीमैटर फैक्ट्री द्वारा निर्मित और मंद किए गए एंटीप्रोटॉन के एक बादल में पॉज़िट्रॉन (पॉज़िट्रॉन के चारों ओर घूमने वाला एक इलेक्ट्रॉन) के एक बीम को निर्देशित करता है। जब एक एंटीप्रोटॉन और एक पॉज़िट्रॉन एंटीप्रोटॉन क्लाउड में मिलते हैं, तो पॉज़िट्रॉन अपना पॉज़िट्रॉन एंटीप्रोटॉन को छोड़ देता है, जिसके परिणामस्वरूप एंटीहाइड्रोजन का निर्माण होता है।
यह प्रक्रिया एईजीआईएस को पॉज़िट्रॉन का अध्ययन करने की अनुमति देती है, एक एंटीमैटर प्रणाली जो रुचिकर है क्योंकि इसमें केवल दो बिंदु कण होते हैं - इलेक्ट्रॉन और इसका एंटीमैटर।
हालाँकि, पॉज़िट्रॉन का जीवनकाल एक सेकंड के 142 अरबवें हिस्से का बेहद छोटा होता है और बाद में गामा किरणों में नष्ट हो जाता है। इस अल्पकालिक कण का अध्ययन करने के लिए, एईजीआईएस टीम ने पॉज़िट्रॉन के नमूने पर लेजर कूलिंग तकनीक को सफलतापूर्वक लागू किया।
यह AEgIS टीम द्वारा हासिल की गई उपलब्धि है। पॉज़िट्रॉन नमूने में लेजर कूलिंग लागू करके, वे नमूने के तापमान को 380 डिग्री सेल्सियस से घटाकर 170 डिग्री सेल्सियस करने में सफल रहे, जो कि आधे से अधिक की कमी है। यह उपलब्धि बाद के प्रयोगों के लिए एक ठोस आधार प्रदान करती है, और टीम का लक्ष्य तापमान को 10 केल्विन से कम करना है।
लेज़र-कूल्ड पॉज़िट्रॉन की सफलता एंटीमैटर अनुसंधान के लिए नई संभावनाओं को खोलती है। सबसे पहले, इसने पदार्थ-एंटीमैटर प्रणालियों के उच्च-सटीक माप को संभव बनाया है, जिससे नई भौतिकी को प्रकट करने में मदद मिली है। दूसरा, इस तकनीक ने शोधकर्ताओं को पॉज़िट्रॉनिक बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट का उत्पादन करने में भी सक्षम बनाया है, जो ऐसे कंडेनसेट हैं जिनमें सभी घटक एक ही क्वांटम स्थिति पर कब्जा कर लेते हैं। ऐसे संघनन को सुसंगत गामा-किरण प्रकाश उत्पन्न करने के लिए उम्मीदवार माना जाता है, जिससे शोधकर्ताओं को परमाणु नाभिक के अंदर एक झलक प्रदान करने की उम्मीद है।
"यदि एंटीमैटर का बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट सुसंगत गामा-किरण प्रकाश उत्पन्न करने में सक्षम है, तो यह बुनियादी और व्यावहारिक अनुसंधान के क्षेत्र में एक बेहद शक्तिशाली उपकरण होगा, जिससे शोधकर्ताओं को परमाणु नाभिक के रहस्यों में अंतर्दृष्टि प्राप्त करने की अनुमति मिलेगी।" रग्गेरो कैरविटा ने कहा।
याद रखें कि लेज़र कूलिंग तकनीक पहली बार तीन साल पहले एंटीमैटर परमाणुओं पर लागू की गई थी। मुख्य सिद्धांत फोटॉन अवशोषण और उत्सर्जन की चक्रीय प्रक्रिया के माध्यम से परमाणुओं के क्रमिक धीमा होने में निहित है, जिसे मुख्य रूप से संकीर्ण-बैंड लेजर द्वारा महसूस किया जाता है जो एक छोटी आवृत्ति रेंज में प्रकाश उत्सर्जित करते हैं। हालाँकि, AEgIS टीम ने अपने शोध में एक अद्वितीय ब्रॉडबैंड लेजर तकनीक का उपयोग किया।
रग्गेरो कैरविटा आगे बताते हैं, "ब्रॉडबैंड लेजर तकनीक का लाभ यह है कि यह न केवल पॉज़िट्रॉन के एक छोटे नमूने को, बल्कि पॉज़िट्रॉन के एक बहुत बड़े नमूने को भी प्रभावी ढंग से ठंडा कर सकता है। इसके अलावा, हमने इस दौरान किसी भी बाहरी विद्युत या चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग नहीं किया।" प्रयोग, जो न केवल प्रायोगिक सेटअप को सरल बनाता है बल्कि पॉज़िट्रॉन के जीवनकाल को भी बढ़ाता है।"
एईजीआईएस सहयोग ने पॉज़िट्रॉन लेजर कूलिंग पर अपने शोध परिणामों को विभिन्न तकनीकों का उपयोग करके स्वतंत्र टीमों के साथ साझा किया है, और उसी दिन दुनिया भर के शोधकर्ताओं के संदर्भ और जानकारी के लिए इस महत्वपूर्ण परिणाम को arXiv प्रीप्रिंट सर्वर पर पोस्ट किया है।