सार:
नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी के भौतिकविदों की एक टीम ने हाल ही में कण भौतिकी प्रयोगों के क्षेत्र में एक बड़ी सफलता हासिल की है। पहली बार, इलेक्ट्रॉन के एंटीमैटर समकक्ष, पॉज़िट्रॉन को एक सटीक क्वांटम अवस्था में सफलतापूर्वक निर्देशित और स्थिर रूप से नियंत्रित किया गया था, और कई महीनों तक पूर्ण शून्य के करीब एक चरम वैक्यूम वातावरण में निलंबित और कैद किया गया था। फिजिकल रिव्यू लेटर्स में प्रकाशित इस शोध परिणाम ने दुनिया के पहले "सिंगल पॉज़िट्रॉन क्वांटम साइक्लोट्रॉन" का निर्माण किया और ब्रह्मांड में पदार्थ के अवधारण के रहस्य का पता लगाने के लिए मानव जाति के लिए एक नया प्रयोगात्मक मार्ग खोल दिया।
आधुनिक भौतिकी में, हालांकि मानक मॉडल अत्यंत उच्च परिशुद्धता के साथ प्राथमिक कणों और चार बुनियादी अंतःक्रियात्मक बलों में से तीन का वर्णन करता है, यह कभी भी मुख्य पहेली का उत्तर देने में सक्षम नहीं हुआ है: सैद्धांतिक कटौती के अनुसार, बिग बैंग को समान मात्रा में पदार्थ और एंटीमैटर का उत्पादन करना चाहिए था। जब दोनों मिलेंगे, तो वे तुरंत नष्ट हो जायेंगे और शून्य हो जायेंगे। हालाँकि, वास्तव में, अवलोकन योग्य ब्रह्मांड लगभग पूरी तरह से सकारात्मक पदार्थ से बना है, और तारे, ग्रह और यहां तक कि मनुष्य भी जीवित रह सकते हैं। शोध के नेता गेराल्ड गेब्रियल ने कहा कि इससे पता चलता है कि मौजूदा मानक मॉडल में अभी भी प्रमुख खामियां या अपूर्णता है। वैज्ञानिक अनुसंधान टीम को सबसे बुनियादी कण प्रणालियों की अति-सटीक परीक्षा के माध्यम से मौजूदा सिद्धांत में सफलता मिलने की उम्मीद है।
चूंकि एंटीमैटर पारंपरिक पदार्थ कंटेनर की दीवार के संपर्क में आते ही तुरंत नष्ट हो जाएगा, इसलिए इसे लंबे समय तक संरक्षित रखना बेहद मुश्किल है। शोध दल ने सबसे पहले दुर्लभ आइसोटोप सोडियम-22 के रेडियोधर्मी क्षय से उच्च-ऊर्जा पॉज़िट्रॉन प्राप्त किए, उन्हें बहुत धीमा कर दिया और उन्हें विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए विद्युत चुम्बकीय जाल में पेश किया। उन्होंने उन्हें लगभग पूर्ण निर्वात वातावरण में निलंबित करने और अलग करने के लिए विशेष विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग किया, जिससे उन्हें बाहरी दुनिया में सामान्य पदार्थ के संपर्क से पूरी तरह से अलग कर दिया गया। उसी समय, वैज्ञानिकों ने जाल के अंदर लगभग 300 मिलीकेल्विन का एक अति-निम्न तापमान वातावरण बनाए रखा, जो कि पूर्ण शून्य से केवल 0.3 डिग्री सेल्सियस अधिक है, और उच्च गति से चलने वाले पॉज़िट्रॉन को सबसे कम क्वांटम ग्राउंड अवस्था में सफलतापूर्वक ठंडा कर दिया, जिससे वे कृत्रिम परमाणुओं की तरह आज्ञाकारी रूप से स्थिर हो गए और स्पष्ट क्वांटम ऊर्जा स्तर दिखा सके। इस आधार पर, टीम ने विभिन्न क्वांटम राज्यों के बीच पॉज़िट्रॉन के संक्रमण को सटीक रूप से ट्रिगर करने और निरीक्षण करने के लिए थोड़ी मात्रा में ऊर्जा इंजेक्ट करने के लिए बारीक ट्यून किए गए माइक्रोवेव का उपयोग किया।
पहले, गेब्रियल्स की टीम ने दस ट्रिलियन में एक भाग की आश्चर्यजनक सटीकता के साथ इलेक्ट्रॉनों के चुंबकीय क्षण (एक भौतिक मात्रा जो कणों और चुंबकीय क्षेत्रों के बीच बातचीत की ताकत को मापती है) को मापने के लिए "एकल इलेक्ट्रॉन क्वांटम साइक्लोट्रॉन" का उपयोग किया था। क्वांटम हेरफेर तकनीक के समान स्तर को एकल एंटीमैटर कण तक सफलतापूर्वक विस्तारित करने के बाद, टीम का अगला लक्ष्य पॉज़िट्रॉन के चुंबकीय क्षण को उसी सटीकता के साथ मापना है। वर्तमान भौतिकी सिद्धांत की भविष्यवाणियों के अनुसार, इलेक्ट्रॉनों और पॉज़िट्रॉन के चुंबकीय क्षण परिमाण में बिल्कुल बराबर और दिशा में विपरीत होने चाहिए। गेब्रियल्स ने बताया कि यदि बाद की सटीक तुलनाओं में दोनों के बीच चुंबकीय क्षण मूल्यों में बेहद छोटा अंतर भी पाया जाता है, तो यह सीधे मानक मॉडल की नींव को हिला देगा। इससे न केवल ब्रह्मांड में पदार्थ और एंटीमैटर के असंतुलन के गहरे तंत्र का पता चलने की उम्मीद है, बल्कि यह पिछली शताब्दी में भौतिकी में सबसे महत्वपूर्ण वैज्ञानिक खोज भी बन जाएगी।
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