“सर्न ने पहली बार प्रतिपदार्थ कण की क्वांटम सुपरपोज़िशन का विश्लेषण किया”
सर्न के वैज्ञानिकों ने पहली बार एक अनिश्चित क्वांटम अवस्था में पृथक प्रतिपदार्थ के एक कण का विश्लेषण किया है, जिसे सुपरपोज़िशन कहा जाता है। हालाँकि साधारण पदार्थ के क्वांटम व्यवहार का व्यापक अध्ययन किया गया है और यहाँ तक कि इसे क्वाबिट के रूप में क्वांटम कंप्यूटरों के आधार के रूप में भी इस्तेमाल किया गया है, यह सफलता तकनीकी अनुप्रयोगों से कहीं आगे जाती है, और संभवतः भौतिकविदों को यह समझने में मदद करती है कि आज हमारा अस्तित्व क्यों है। टीम ने एक प्रतिप्रोटॉन – प्रोटॉन का प्रतिपदार्थ प्रतिरूप – को विद्युत चुम्बकीय जालों की एक प्रणाली में निलंबित कर दिया, और पर्यावरणीय हस्तक्षेप को दबा दिया जो कण की नाजुक क्वांटम अवस्था को प्रभावित कर सकता था।
स्पिन नामक एक अनिश्चित गुण के धुंधलेपन में रहते हुए, कण को सावधानीपूर्वक दोलन में स्थापित किया गया और 50 सेकंड की अवधि में मापा गया। सर्न के बेस सहयोग के एक भौतिक विज्ञानी स्टीफन उल्मर कहते हैं, “यह पहला प्रतिपदार्थ क्वाबिट दर्शाता है।” “सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि यह बेस को भविष्य के प्रयोगों में 10 से 100 गुना बेहतर परिशुद्धता के साथ प्रतिप्रोटॉन आघूर्ण माप करने में मदद करेगा।” ये भविष्य के प्रयोग पदार्थ और प्रतिपदार्थ के बीच और अधिक अंतरों को उजागर करने में मदद कर सकते हैं, जो बदले में इस मूलभूत प्रश्न का उत्तर दे सकते हैं कि हम उस प्रतिपदार्थ सर्वनाश से कैसे बच पाए, जिसने वर्तमान भौतिकी मॉडल के अनुसार, अरबों वर्ष पहले सभी पदार्थों का विनाश कर दिया होगा।
सरल शब्दों में, सैद्धांतिक रूप से पदार्थ और प्रतिपदार्थ के बीच कोई अंतर नहीं होना चाहिए, सिवाय इसके कि कणों का आवेश उनके संबंधित समकक्षों के विपरीत होता है। हालाँकि, यदि ऐसा होता, तो बिग बैंग ने दोनों को समान मात्रा में उत्पन्न किया होता, जो शीघ्र ही एक-दूसरे को रद्द कर देते, जिससे अब तक ब्रह्मांड एक बहुत ही खाली जगह बन जाता। यह तथ्य कि हम इस प्रश्न पर विचार करने के लिए यहाँ हैं, यह दर्शाता है कि भौतिकी को पदार्थ और प्रतिपदार्थ को कुछ अन्य पहलुओं में भी अलग-अलग तरीके से समझना चाहिए। विभिन्न प्रयोगों ने इस विषमता के सुराग खोजने शुरू कर दिए हैं, लेकिन अब तक पाए गए अंतर की मात्रा अभी भी इस विसंगति की व्याख्या नहीं कर सकती है।
CERN में BASE प्रयोग समान परिस्थितियों में प्रोटॉन और प्रतिप्रोटॉन की स्पिन अवस्थाओं के व्यवहार की तुलना करके उनमें इस विसंगति की खोज कर रहा है। स्पिन उप-परमाण्विक कणों का एक अंतर्निहित गुण है जो उन्हें सूक्ष्म चुम्बकों की तरह कार्य करने के लिए प्रेरित करता है। पिछले BASE परीक्षणों ने प्रतिप्रोटॉन के चुंबकीय आघूर्ण को 1.5 भाग प्रति बिलियन की सटीकता से मापा है। लेकिन निराशाजनक रूप से, उस स्तर पर भी, यह सामान्य प्रोटॉन के चुंबकीय आघूर्ण के बराबर ही रहता है। समस्या का एक हिस्सा यह है कि क्वांटम अवस्थाएँ अपने परिवेश के हस्तक्षेप के प्रति बहुत संवेदनशील होती हैं, इसलिए प्रतिप्रोटॉन को उनके गुणों का बारीकी से अध्ययन करने के लिए पर्याप्त समय तक सुपरपोज़िशन में रखना कठिन होता है।
इस पृष्ठभूमि शोर को कम करने के लिए BASE में अब कई उन्नयन किए गए हैं, जिससे कणों को अलग किया जा सके और कणों को रिकॉर्ड 50 सेकंड के लिए क्वांटम ब्लर में घूमने की अनुमति मिल सके। और इसे जल्द ही और भी आगे बढ़ाया जा सकता है। सामान्यतः, प्रतिपदार्थ को उसके निर्माण स्थल से बहुत दूर नहीं ले जाया जा सकता – आखिरकार, यदि यह सामान्य पदार्थ से बने किसी पात्र को छू ले तो यह पलक झपकते ही अस्तित्वहीन हो जाएगा। सर्न एंटीमैटर के परिवहन के लिए एक नई प्रणाली, जिसे बेस-स्टेप कहा जाता है, का परीक्षण कर रहा है, जिससे अंततः इन अजीब पदार्थों को विशेष सुविधाओं तक पहुँचाया जा सकेगा जो पृष्ठभूमि शोर को दबा देंगी या यहाँ तक कि उसे समाप्त भी कर देंगी।
और इन्हीं अति-शांत प्रयोगों में हम अंततः भौतिकी के सबसे गहन प्रश्नों में से एक के उत्तर सुन सकते हैं। सर्न की भौतिक विज्ञानी बारबरा लैटाज़ कहती हैं, “एक बार यह पूरी तरह से चालू हो जाए, तो हमारा नया ऑफ़लाइन सटीक पेनिंग ट्रैप सिस्टम, जिसे बेस-स्टेप द्वारा परिवहन किए गए एंटीप्रोटॉन की आपूर्ति की जाएगी, हमें वर्तमान प्रयोगों की तुलना में शायद दस गुना अधिक स्पिन सुसंगतता समय प्राप्त करने की अनुमति दे सकता है, जो बैरियोनिक एंटीमैटर अनुसंधान के लिए एक क्रांतिकारी बदलाव होगा।” यह शोध नेचर पत्रिका में प्रकाशित हुआ था।
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