ब्रह्मांड में लापता एंटीमैटर की खोज अनिश्चितता की कष्टप्रद स्थिति में रहती है

शोधकर्ताओं ने प्रकाश को पकड़ने के लिए डिज़ाइन किए गए एक अति-संवेदनशील डिटेक्टर के किनारों को पन्नी

ब्रह्माण्ड में पहले कण एक गर्म और घने गांठ के बाद बने। भौतिकविदों का मानना ​​है कि बिग बैंग की चरम स्थितियों के तहत, प्रकाश पदार्थ में बदल गया: इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन, जो बाद में हमारा हिस्सा बन गए।

लेकिन भौतिकविदों को इस बारे में निश्चित नहीं है कि इस तरह का परिवर्तन कैसे हुआ। 90 के दशक में, भौतिकविदों ने दिखाया कि वे अत्यधिक उच्च ऊर्जा के विकिरण के दो बीमों को टकराकर प्रकाश को पदार्थ में परिवर्तित कर सकते हैं। उन्होंने यह भी पाया कि एक ही समय में प्रकाश एक समान मात्रा में एंटीमैटर बनाता है। पदार्थ के पहले कण एंटीमैटर और विलोपन के क्षेत्र से अपने रिश्तेदारों से मिलने थे। एक विस्फोट - और कोई अधिक मामला नहीं है।

लेकिन, जाहिर है, मामला है। किसी कारण से, बिग बैंग के बाद, मामला एंटीमैटर से अधिक का गठन किया है, और भौतिकविदों को पता नहीं है कि क्यों। "यह ब्रह्मांड के सबसे बड़े रहस्यों में से एक है," फरमिलाब के भौतिक विज्ञानी डॉन लिंकन कहते हैं।

पिछले 50 वर्षों में, प्रयोगशालाओं और समीकरणों में, उन्होंने ऐसी प्रक्रियाओं के लिए शिकार किया है जो एंटीमैटर की तुलना में अधिक पदार्थ का उत्पादन करते हैं। एक उम्मीदवार: एक अनुमानित रेडियोधर्मी प्रक्रिया जिसमें दो न्यूट्रॉन एक परमाणु में दो प्रोटॉन में परिवर्तित हो जाते हैं। सिद्धांतकारों का मानना ​​है कि इस प्रक्रिया में, न्यूट्रिनोलस डबल बीटा क्षय के रूप में जाना जाता है, दो इलेक्ट्रॉनों और कोई एंटीमैटर उत्पन्न नहीं होता है। ब्रह्मांड में पदार्थ के दो नए टुकड़े दिखाई देते हैं, और डिटेक्टरों को उनका पता लगाने में सक्षम होना चाहिए। यदि यह प्रक्रिया बिग बैंग के कुछ समय बाद हुई, तो यह समझा सकता है कि यह अतिरिक्त मामला कहां से आया है।

लेकिन यहाँ पकड़ है: किसी ने कभी भी दो न्यूट्रॉन को दो प्रोटॉन में नहीं देखा है। पिछले प्रयोगों और गणनाओं से यह स्पष्ट है कि यह प्रक्रिया कुछ परमाणुओं में होने की संभावना है, उदाहरण के लिए, जर्मेनियम और क्सीनन के परमाणुओं में। जब एक जर्मेनियम परमाणु में दो न्यूट्रॉन प्रोटॉन बन जाते हैं, तो परमाणु एक नए तत्व सेलेनियम में बदल जाता है। नेचर जर्नल में प्रकाशित एक हालिया पेपर में, शोधकर्ता अपने सुपरसेंसेटिव डिटेक्टर से डेटा का उपयोग करके गणना करते हैं कि इस तरह के क्षय के माध्यम से सेलेनियम क्रिस्टल के आधे हिस्से में सेलेनियम बनने में 10 से ²⁵ साल से अधिक समय लगता है। यह ब्रह्मांड की आयु का चौगुना है। "यह वास्तव में एक बहुत ही दुर्लभ घटना है," भौतिक विज्ञानी पीटर Grabmayr, जर्मेनियम डिटेक्टर ऐरे (GERDA) प्रयोग में से एक और काम के लेखकों में से एक ने कहा।



ग्रैबीमिर ऐसे अवसरों से डरता नहीं है। यह पुष्टि करने के लिए कि ऐसी प्रक्रिया होती है, आधा क्रिस्टल को सेलेनियम में बदलना आवश्यक नहीं है। केवल कुछ परमाणुओं के क्षय का पता लगाना आवश्यक है। यदि जर्मेनियम के उनके 36-पाउंड क्रिस्टल से कोई भी परमाणु सेलेनियम में बदल जाता है, तो यह दो इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा का पता लगाने में सक्षम होगा, जो एक डिटेक्टर के साथ टकराव में प्रकाश की तरह दिखाई देगा। विकिरण के अन्य स्रोतों, जैसे कि कॉस्मिक किरणों को डिटेक्टर को प्रभावित करने से रोकने के लिए, इटली के केंद्र में एक पहाड़ के नीचे 1400 मीटर की गहराई पर एक जर्मेनियम क्रिस्टल को तरल आर्गन के साथ एक टैंक में रखा गया था।

संभावना बनी हुई है कि वे इस प्रक्रिया की खोज कभी नहीं करेंगे, जैसा कि लिंकन कहते हैं। "लेकिन यह सिर्फ एक राय है," वह कहते हैं। - मैं उसका समर्थन नहीं करूंगा। मुझे आश्चर्य नहीं होगा अगर ऐसा कोई प्रयोग मेरे अंतर्ज्ञान का खंडन करेगा। "

इस बीच, भौतिक विज्ञानी अन्य प्रक्रियाओं की खोज कर रहे हैं जो इस तथ्य को समझा सकते हैं कि ब्रह्मांड पदार्थ से बना है। विशेष रूप से, वे एंटीमैटर और पदार्थ के बीच के सभी अंतरों को खोजना चाहते हैं, क्योंकि कोई भी विसंगति यह बता सकती है कि प्रारंभिक यूनिवर्स में उनके भाग्य अलग क्यों निकले। पिछले दिसंबर में, सर्न में अल्फा प्रयोग ने एंटी-हाइड्रोजन गुणों को मापा, लेकिन हाइड्रोजन से कोई अप्रत्याशित अंतर नहीं मिला। जनवरी में, लार्ज हेड्रॉन कोलाइडर में सौंदर्य प्रयोग ने पाया कि लैंबडा-बेरियन नामक कण के क्षय के दौरान, इसके क्षय उत्पाद एंटीमैटर से इसके समकक्ष जैसे कोणों पर अलग नहीं उड़ते हैं।

अगले दस वर्षों में, फ़र्मिलाब की इलिनोइस से दक्षिण डकोटा तक 1300 किलोमीटर की भूमिगत कण त्वरक बनाने की योजना है - डीप अंडरग्राउंड न्यूट्रिनो एक्सपेरिमेंट (DUNE) [न्यूट्रिनो के साथ गहरा भूमिगत प्रयोग]। लिंकन का कहना है कि प्रयोग का लक्ष्य न्यूट्रिनो और एंटीन्यूट्रिनो से किरणों को लंबी दूरी पर लॉन्च करना है। यदि न्यूट्रिनो एक एंटीन्यूट्रिनो की तुलना में अलग तरह से व्यवहार करते हैं, तो इससे एंटीमैटर की तुलना में ब्रह्मांड में अधिक पदार्थ होने के एक और कारण को उजागर करने में मदद मिल सकती है।

Grabmeir का कहना है कि ये खोजें फायदेमंद होंगी, भले ही उन्हें कुछ भी न मिले। उनका लक्ष्य उन नियमों को समझना है जिनके द्वारा ब्रह्मांड काम करता है। अगर जिस प्रक्रिया के लिए Grabmeyr एक प्रशंसक है, वह मौजूद नहीं है, तो इस तथ्य का उपयोग अब प्रस्तावित कई परिकल्पनाओं को बाहर करने के लिए किया जा सकता है।

ग्रैम्बीयर समूह की जर्मनी पर निगरानी करने की योजना है और एक और दो वर्षों के लिए रेडियोधर्मी क्षय के संकेत हैं। अंत में, वे अपने डिटेक्टर में जर्मेनियम के एक टन तक का उपयोग करना चाहते हैं। अधिक जर्मनी - क्षय को देखने की अधिक संभावना। "कुछ बिंदु पर हम उसे पाएंगे," ग्रैमीयर कहते हैं। लेकिन अभी के लिए, वे अभी इंतजार कर रहे हैं।