ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಆಂಟಿಮಾಟರ್‌ನ ಒಂದು ಕಣವನ್ನು ತಿಂಗಳವರೆಗೆ ಬಲೆಗೆ ಬೀಳಿಸುತ್ತಾರೆ ಮತ್ತು ಪಳಗಿಸುತ್ತಾರೆ

ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ ಬಿರುಕುಗಳನ್ನು ಹುಡುಕುತ್ತಿದೆ

ದೀರ್ಘಕಾಲೀನ ಸಿದ್ಧಾಂತ, ಸ್ಟ್ಯಾಂಡರ್ಡ್ ಮಾಡೆಲ್ ಮೂಲಭೂತ ಕಣಗಳು ಮತ್ತು ವಿಶ್ವದಲ್ಲಿರುವ ನಾಲ್ಕು ಮೂಲಭೂತ ಶಕ್ತಿಗಳಲ್ಲಿ ಮೂರು (ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ, ಬಲವಾದ ಪರಮಾಣು ಮತ್ತು ದುರ್ಬಲ ಪರಮಾಣು ಶಕ್ತಿಗಳು) ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ. ಪ್ರಯೋಗದ ನಂತರದ ಪ್ರಯೋಗವು ಮಾದರಿಯ ಮುನ್ನೋಟಗಳನ್ನು ಅಸಾಧಾರಣ ನಿಖರತೆಯೊಂದಿಗೆ ದೃಢಪಡಿಸಿದೆ. ಆದರೂ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞರು ಮಾದರಿಯು ಅಪೂರ್ಣವೆಂದು ತಿಳಿದಿದ್ದಾರೆ. ಅದರ ನ್ಯೂನತೆಗಳ ಪೈಕಿ, ಗಮನಿಸಬಹುದಾದ ವಿಶ್ವವು ಆಂಟಿಮಾಟರ್‌ಗಿಂತ ಅಗಾಧವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ವಸ್ತುವನ್ನು ಏಕೆ ಹೊಂದಿದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ವಿವರಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ.

“ಸ್ಟ್ಯಾಂಡರ್ಡ್ ಮಾಡೆಲ್ ಎಲ್ಲೋ ತಪ್ಪಾಗಿದೆ ಎಂದು ನಮಗೆ ತಿಳಿದಿದೆ – ಅಥವಾ ಕನಿಷ್ಠ ಅಪೂರ್ಣವಾಗಿದೆ” ಎಂದು ಗೇಬ್ರಿಯಲ್ ಹೇಳಿದರು. “ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಬ್ರಹ್ಮಾಂಡವು ಏಕೆ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿದೆ ಎಂದು ಊಹಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ, ಆದ್ದರಿಂದ ಇದು ಬಹಳ ದೊಡ್ಡ ಲೋಪದೋಷವಾಗಿದೆ. ಸಿದ್ಧಾಂತವು ಎಲ್ಲಿ ಒಡೆಯುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯಲು ನಾವು ಅತ್ಯಂತ ಮೂಲಭೂತ ಮತ್ತು ಸರಳವಾದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ನಿಖರವಾಗಿ ಪರಿಶೀಲಿಸುತ್ತಿದ್ದೇವೆ. ನಾವು ನಿಸ್ಸಂದಿಗ್ಧವಾದ ಉತ್ತರವನ್ನು ಕಂಡುಕೊಳ್ಳುತ್ತೇವೆ ಎಂದು ನಾವು ಭಾವಿಸುತ್ತೇವೆ.”

ಗೇಬ್ರಿಯಲ್ಸ್ ತನ್ನ ದಶಕಗಳ ಸುದೀರ್ಘ ವೃತ್ತಿಜೀವನವನ್ನು ಆ ಉತ್ತರಕ್ಕಾಗಿ ಹುಡುಕುತ್ತಿದ್ದಾನೆ. ಅವನ ತಂಡವು ಹಿಂದೆ ಒಂದೇ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಅನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಲು ಮತ್ತು ಅದರ ಕಾಂತೀಯ ಗುಣಗಳನ್ನು ಅಸಾಮಾನ್ಯ ನಿಖರತೆಯೊಂದಿಗೆ ಅಳೆಯಲು ತಂತ್ರಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿತು. ಆಂಟಿಪ್ರೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ನಿಧಾನಗೊಳಿಸಲು, ಸೆರೆಹಿಡಿಯಲು ಮತ್ತು ತಂಪಾಗಿಸಲು ಅವರು ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಿದರು, ಕಡಿಮೆ-ಶಕ್ತಿಯ ಆಂಟಿಮಾಟರ್ ಸಂಶೋಧನೆಯ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡಿದರು. ಈಗ, ಹೊಸ ಕೆಲಸವು ಆ ಎರಡು ಸಂಶೋಧನೆಯ ಸಾಲುಗಳನ್ನು ಒಟ್ಟಿಗೆ ತರುತ್ತದೆ: ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಾಧಿಸಿದ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ನಿಯಂತ್ರಣವನ್ನು ಆಂಟಿಮಾಟರ್‌ನ ಒಂದೇ ಕಣಕ್ಕೆ ಅನ್ವಯಿಸುತ್ತದೆ.

ಗೋಡೆಗಳಿಲ್ಲದ ಕಂಟೇನರ್

ಭೂಮಿಯ ಮೇಲಿನ ಬಹುತೇಕ ಎಲ್ಲವೂ ಕೇವಲ ಮೂರು ಪರಿಚಿತ ಕಣಗಳಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ: ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು, ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳು ಮತ್ತು ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ಗಳು. ಆಂಟಿಮ್ಯಾಟರ್ ಬ್ರಹ್ಮಾಂಡವನ್ನು ಅದರ ಪ್ರತಿರೂಪದ ಪ್ರತಿರೂಪಗಳಿಂದ ನಿರ್ಮಿಸಬಹುದು: ಪಾಸಿಟ್ರಾನ್‌ಗಳು, ಆಂಟಿಪ್ರೋಟಾನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಆಂಟಿನ್ಯೂಟ್ರಾನ್‌ಗಳು. ವಾಸ್ತವವಾಗಿ, ಭೂಮಿಯ ಮೇಲಿನ ಎಲ್ಲವೂ ಆಂಟಿಮಾಟರ್ ಆಗಿದ್ದರೆ, ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ಹೇಳಲು ಅಸಾಧಾರಣವಾಗಿ ಕಷ್ಟವಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ಗೇಬ್ರಿಯಲ್ ಹೇಳುತ್ತಾರೆ.

ಎರಡು ಲೋಕಗಳು ಭೇಟಿಯಾದಾಗ ಪಟಾಕಿಗಳು ಸಂಭವಿಸುತ್ತವೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಪಾಸಿಟ್ರಾನ್ ಅನ್ನು ಎದುರಿಸಿದಾಗ, ಜೋಡಿಯು ನಾಶವಾಗುತ್ತದೆ. ಅಂದರೆ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಪಾಸಿಟ್ರಾನ್ ಅನ್ನು ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಪಾತ್ರೆಯಲ್ಲಿ ಸರಳವಾಗಿ ಇರಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ. ಧಾರಕವನ್ನು ಸ್ಪರ್ಶಿಸುವುದು ಖಂಡಿತವಾಗಿಯೂ ಕಣದ ಅವನತಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.

“ನಾವು ಆಂಟಿಮಾಟರ್ ಅನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು ಬಯಸಿದರೆ, ನಾವು ಅದನ್ನು ಎಚ್ಚರಿಕೆಯಿಂದ ನಿರ್ವಹಿಸಬೇಕು” ಎಂದು ಗೇಬ್ರಿಯಲ್ ಹೇಳಿದರು. “ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿ ಹೇಳಬೇಕೆಂದರೆ, ಇದು ಅಪಾಯಕಾರಿ ಅಲ್ಲ. ಸ್ಫೋಟವನ್ನು ಮಾಡಲು ನಮ್ಮಲ್ಲಿ ಸಾಕಷ್ಟು ಆಂಟಿಮಾಟರ್ ಇಲ್ಲ.”

ಕಣವನ್ನು ಎಚ್ಚರಿಕೆಯಿಂದ ನಿರ್ವಹಿಸಲು, ವಾಯುವ್ಯ ತಂಡವು ಅತ್ಯಾಧುನಿಕ ಬಲೆಯನ್ನು ಬಳಸಿತು, ಇದು ಪಾಸಿಟ್ರಾನ್ ಅನ್ನು ಖಾಲಿ ಜಾಗದಲ್ಲಿ ಅಮಾನತುಗೊಳಿಸಲು ವಿಶೇಷವಾದ ವಿದ್ಯುತ್ ಮತ್ತು ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸುತ್ತದೆ. ಪಾತ್ರೆಯ ಮಧ್ಯದಲ್ಲಿ ಕುಳಿತು, ಪಾಸಿಟ್ರಾನ್ ಎಂದಿಗೂ ಏನನ್ನೂ ಮುಟ್ಟುವುದಿಲ್ಲ. ಈ ಸೆಟಪ್‌ನಿಂದಾಗಿ, ಗೇಬ್ರಿಯಲ್ಸ್‌ನ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯದಲ್ಲಿ ಪಾಸಿಟ್ರಾನ್ ತಿಂಗಳುಗಟ್ಟಲೆ ಸಿಕ್ಕಿಬಿದ್ದಿದೆ.

ವೇಗದಿಂದ ನಿಶ್ಚಲತೆಗೆ

ಪಾಸಿಟ್ರಾನ್ ಅನ್ನು ಮೊದಲ ಸ್ಥಾನದಲ್ಲಿ ಹಿಡಿಯುವುದು ತನ್ನದೇ ಆದ ಸವಾಲಾಗಿತ್ತು. ಕೆಲವು ಪರಮಾಣು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್‌ಗಳ ವಿಕಿರಣಶೀಲ ಕೊಳೆಯುವಿಕೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಪಾಸಿಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದು. ಈ ಪ್ರಯೋಗದಲ್ಲಿ, ಗೇಬ್ರಿಯಲ್ ಸೋಡಿಯಂನ ಅಪರೂಪದ, ವಿಕಿರಣಶೀಲ ಐಸೊಟೋಪ್ ಸೋಡಿಯಂ-22 ನಿಂದ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಗಳನ್ನು ಬಳಸಿದರು. ಕಣಗಳು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್‌ಗಳಿಂದ ಹೊರಹೊಮ್ಮಿದಾಗ, ಅವು ಅಗಾಧ ಪ್ರಮಾಣದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಒಯ್ಯುತ್ತವೆ.

ತಂಡವು ಮೊದಲು ಪಾಸಿಟ್ರಾನ್ ಅನ್ನು ನಾಟಕೀಯವಾಗಿ ನಿಧಾನಗೊಳಿಸಿತು ಮತ್ತು ನಂತರ ಬಲೆಯ ಪರಿಪೂರ್ಣ ನಿರ್ವಾತಕ್ಕೆ ಮಾರ್ಗದರ್ಶನ ನೀಡಿತು. ಬಲೆಯ ಒಳಭಾಗವು ಸುಮಾರು 300 ಮಿಲಿಕೆಲ್ವಿನ್‌ಗಳಿಗೆ ಅಥವಾ ಸಂಪೂರ್ಣ ಶೂನ್ಯಕ್ಕಿಂತ ಕೇವಲ 0.3 ಡಿಗ್ರಿಗಳಷ್ಟು ತಂಪಾಗುತ್ತದೆ.

“ನಾವು ಅದನ್ನು ತುಂಬಾ ತಂಪಾಗಿಸುತ್ತೇವೆ ಅದು ಅದರ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ನೆಲದ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿದೆ” ಎಂದು ಗೇಬ್ರಿಯಲ್ ಹೇಳಿದರು. “ನಾವು ವಾಸ್ತವವಾಗಿ ಈ ಅತಿ ವೇಗದ ಪಾಸಿಟ್ರಾನ್ ಅನ್ನು ಅಲ್ಲಿ ಕುಳಿತುಕೊಂಡು ತಿಂಗಳಿಗೊಮ್ಮೆ ವರ್ತಿಸುವಂತೆ ಮಾಡಿದ್ದೇವೆ.”

ಅಂತಿಮ ಪರೀಕ್ಷೆ

ಗೇಬ್ರಿಯಲ್ಸ್ ಮತ್ತು ಅವರ ತಂಡವು ಪಾಸಿಟ್ರಾನ್‌ನ ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಶಕ್ತಿಯ ಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ನಿಖರವಾಗಿ ಕುಶಲತೆಯಿಂದ ಮತ್ತು ಪತ್ತೆ ಮಾಡಬಹುದೆಂದು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿದರು. ಎಚ್ಚರಿಕೆಯಿಂದ ಟ್ಯೂನ್ ಮಾಡಲಾದ ಮೈಕ್ರೋವೇವ್‌ಗಳನ್ನು ತಲುಪಿಸುವ ಮೂಲಕ, ತಂಡವು ಪಾಸಿಟ್ರಾನ್‌ಗೆ ಸಣ್ಣ ನಿಖರವಾದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸೇರಿಸಿತು ಮತ್ತು ಅದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಪರಿವರ್ತನೆಗಳನ್ನು ಪತ್ತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳ ಅಂತಿಮ ಗುರಿಗೆ ಆ ಮಟ್ಟದ ನಿಯಂತ್ರಣ ಅತ್ಯಗತ್ಯ: ಪಾಸಿಟ್ರಾನ್‌ನ ಕಾಂತೀಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಅಸಾಧಾರಣ ನಿಖರತೆಯೊಂದಿಗೆ ಅಳೆಯುವುದು ಮತ್ತು ಅವುಗಳನ್ನು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸುವುದು.

ಹಿಂದಿನ ಕೆಲಸದಲ್ಲಿ, ಗೇಬ್ರಿಯಲ್ಸ್ ಮತ್ತು ಅವರ ತಂಡವು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ನ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷಣವನ್ನು ಸುಮಾರು 10 ಟ್ರಿಲಿಯನ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದು ಭಾಗಕ್ಕೆ ಅಳೆಯಲು ಒಂದು-ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಿದರು, ಇದು ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಕಣದಿಂದ ಮಾಡಲಾದ ಅತ್ಯಂತ ನಿಖರವಾದ ಮಾಪನಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ. ಸಿಕ್ಕಿಬಿದ್ದ ಆಂಟಿಮಾಟರ್‌ನೊಂದಿಗೆ, ಗೇಬ್ರಿಯಲ್ಸ್ ಈಗ ಪಾಸಿಟ್ರಾನ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಅದೇ ರೀತಿಯ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮಾಪನವನ್ನು ಮಾಡಲು ಯೋಜಿಸುತ್ತಾನೆ – ನಂತರ ಎರಡು ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ತಲೆಗೆ ಹಾಕುತ್ತದೆ.

“ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಿದ್ಧಾಂತಗಳು ಎರಡು ಅಳತೆಗಳಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ವ್ಯತ್ಯಾಸವಿಲ್ಲ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತವೆ” ಎಂದು ಗೇಬ್ರಿಯಲ್ ಹೇಳಿದರು. “ಅವರು ಸಮಾನವಾಗಿಲ್ಲ ಎಂದು ತಿರುಗಿದರೆ, ಅದು ಕಳೆದ ಶತಮಾನದಲ್ಲಿ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ ಅತಿದೊಡ್ಡ ಆವಿಷ್ಕಾರವಾಗಿದೆ.”

ಈ ಅಧ್ಯಯನವನ್ನು ನ್ಯಾಷನಲ್ ಸೈನ್ಸ್ ಫೌಂಡೇಶನ್ ಬೆಂಬಲಿಸಿದೆ.