वैज्ञानिकों ने एंटीमैटर का उपयोग करके हॉलमार्क क्वांटम भौतिकी प्रयोग को फिर से बनाया

सूर्य के प्रकाश द्वारा निर्मित एक डबल-स्लिट विवर्तन पैटर्न।

फोटो: अलेक्जेंडर बर्डनिकोव (विकिमीडिया कॉमन्स)

वैज्ञानिकों ने भौतिकी के इतिहास में सबसे महत्वपूर्ण प्रयोगों में से एक को फिर से बनाया- लेकिन इस बार, उन्होंने नियमित पदार्थ के बजाय एंटीमैटर का उपयोग किया।

सभी पदार्थ के कणों में एक समान एंटीमैटर कण होता है, जो अधिकांश समान गुणों को साझा करता है, लेकिन कण की दर्पण छवि है और इसमें विपरीत चार्ज होता है। दशकों पहले, वैज्ञानिकों ने निर्धारित किया था कि जब नियमित पदार्थ कण समानांतर स्लिट्स की एक जोड़ी से गुजरते हैं, तो वे एक हस्तक्षेप पैटर्न बनाते हैं जैसे कि वे लहरें थीं। इटली और स्विट्जरलैंड के शोधकर्ताओं का नया प्रयोग इस बात की पुष्टि करता है कि एंटीमैटर एक ही तरह का व्यवहार करता है - लेकिन कुछ कठिनाइयों पर काबू पाने के लिए आवश्यक अनुसंधान का संचालन करना।

डबल-स्लिट प्रयोग हमारे मामले की समझ के लिए एक आधार के रूप में कार्य करता है। प्रकाश, जब एक प्रकाश संवेदक पर समानांतर स्लिट्स की एक जोड़ी के माध्यम से पारित किया जाता है, उज्ज्वल और अंधेरे स्पॉट के एक पैटर्न का पता चलता है। यह साबित करता है कि प्रकाश एक लहर के रूप में यात्रा करता है; यह स्लिट्स को मारने पर विभाजित होता है, और तरंगें या तो एक दूसरे को रद्द करती हैं या सिग्नल की ताकत को बढ़ाती हैं, पैटर्न का निर्माण करती हैं। हैरानी की बात है कि इलेक्ट्रॉनों जैसे पदार्थ कणों के बीम भी इस विवर्तन पैटर्न का निर्माण करेंगे, भले ही आप इलेक्ट्रॉनों को एक बार में भेजें। यह पदार्थ और प्रकाश की संभाव्य, दोहरी तरंग-कण व्यवहार को प्रदर्शित करता है जो क्वांटम यांत्रिकी की नींव है।

साइंस एडवांस में प्रकाशित पेपर के अनुसार, भौतिकविदों ने एंटीमैटर पर पहले से ही विवर्तन प्रयोगों का प्रदर्शन किया है जो इसकी दोहरी तरंग-कण प्रकृति को प्रदर्शित करता है, लेकिन एंटीमैटर में एक डबल-स्लिट एनालॉग का यह पहला प्रदर्शन है ।

एंटीमैटर पदार्थ की तुलना में दुर्लभ है, लेकिन यह पृथ्वी पर सबसे अधिक पॉज़िट्रॉन या एंटी-इलेक्ट्रॉनों के रूप में मौजूद है, जो कुछ प्रकार के रेडियोधर्मी क्षय द्वारा उत्पादित होते हैं। इटली में सिलिकॉन (L-NESS) सुविधा पर नैनोस्ट्रक्चर एपिटैक्सी और स्पिंट्रोनिक्स के लिए प्रयोगशाला प्रति सेकंड लगभग 5,000 पॉज़िट्रॉन का एक केंद्रित बीम का उत्पादन करती है। वैज्ञानिकों ने बीम को दो स्वर्ण-लेपित सिलिकॉन नाइट्राइड झंझरी के माध्यम से चमक दिया, प्रत्येक के बीच अलग-अलग दूरी के बीच। बीम ने फिर एक डिटेक्टर मारा, एक 50-माइक्रोमीटर-मोटी जिलेटिन जो चांदी के ब्रोमाइड क्रिस्टल से भरा था, जो तीन-आयामी फोटोग्राफिक फिल्म के रूप में काम करता था।

जेल में पदों के एक मनोरंजन से विवर्तन पैटर्न के साक्ष्य का पता चलता है।

ग्राफिक: साला एट अल (विज्ञान अग्रिम)

परिणामों का विश्लेषण करने पर, शोधकर्ताओं ने पाया कि एंटीमैटर बीम ने कागज के अनुसार, अपेक्षित हस्तक्षेप पैटर्न के साक्ष्य का उत्पादन किया था। उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि पॉज़िट्रॉन ने झंझरी मारा, एक दूसरे के साथ पदार्थ तरंगों के रूप में बातचीत की, और फिल्म पर अपेक्षित हस्तक्षेप पैटर्न का उत्पादन किया।

यह क्यूयूपीएलएएस (कोसिट्रॉन और लेसर) के साथ क्वांटम इंटरफेरोमेट्री के लिए केवल पहला कदम है, जो एंटीमैटर पर इन हस्तक्षेप पैटर्न-आधारित अध्ययनों को करने के लिए समर्पित है। वे अगले एंटीमैटर कणों पर अध्ययन करने की योजना बनाते हैं, जैसे पॉज़िट्रोनियम (एक विदेशी परमाणु में इलेक्ट्रॉनों से बंधे पॉज़िट्रॉन) और एंटीहाइड्रोजेन (एक एंटीट्रॉनटन जो एक पॉज़िट्रॉन द्वारा परिक्रमा की जाती है)। आखिरकार, वे पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र का माप करने के लिए एंटीमैटर का उपयोग करने की उम्मीद करते हैं, और यह देखने के लिए कि क्या नियमित रूप से हमारे द्वारा ज्ञात और प्रेम के बजाय एंटीमैटर पर परीक्षण किए जाने पर भौतिकी के अन्य नियम पकड़ लेते हैं।