CERN विनाशकारी प्रयोग के लिए एक ट्रक पर एंटीमैटर चलाएगा

सर्न में एंटीप्रोटोन मंदक

एंटीमैटर एक बहुत ही नाजुक पदार्थ है (अधिक सटीक, एंटीमैटर)। लेकिन भौतिकविदों ने इसे इतनी अच्छी तरह से नियंत्रित करने का तरीका सीखा कि अब इतिहास में पहली बार उन्होंने एक मौका लेने और छोटी संख्या में एंटीप्रोटोन को कई सौ मीटर की दूरी तक ले जाने का फैसला किया।

एंटीमेटर को बड़े हेड्रॉन कोलाइडर में खनन किया जाता है, एक प्रोटॉन बीम के धातु के टारगेट से टकराने के बाद एंटीप्रोटन बादलों को इकट्ठा करता है और उड़ते हुए कणों को सटीकता से गिरा देता है ताकि बाद के प्रयोगों में उनका इस्तेमाल किया जा सके। इस मामले में, सर्न एंटीप्रोटोन PUMA (एंटी-प्रोटॉन अनस्टेबल मैटर एनिहिलेशन) के विनाश पर एक प्रयोग की तैयारी कर रहा है, नेचर जर्नल लिखता है ।

सर्वनाश के लिए, "कारखाने" से पड़ोसी ISOLDE प्रयोग की साइट पर एंटीप्रोटोन वितरित करना आवश्यक है, जो दुर्लभ रेडियोधर्मी परमाणु नाभिक पैदा करता है। वे कहीं भी ले जाने के लिए बहुत जल्दी बिखर जाते हैं। इसलिए, विनाशकारी प्रयोग के लिए, सटीक एंटीमैटर को परिवहन करना आवश्यक होगा।


रेडियो एक्टिव परमाणु नाभिक के उत्पादन के लिए सर्न कण भौतिकी प्रयोगशाला में उपकरण। फोटो: सर्न

प्रयोग सर्न कण भौतिकी प्रयोगशाला में होगा। "एंटीमैटर लंबे समय से अपने आप पर अध्ययन किया गया है, लेकिन अब इसके गुणों को अच्छी तरह से जाना जाता है ताकि मामले की जांच के रूप में इस्तेमाल किया जा सके," PUMA के परियोजना प्रबंधक तकनीकी विश्वविद्यालय Darmstadt (जर्मनी) के भौतिक विज्ञानी अलेक्जेंड्रे ओबर्टेली कहते हैं।

एक वैक्यूम में लगभग 1 बिलियन एंटीप्रोटोन के एक बादल को स्थिर करने के लिए, वैज्ञानिक चुंबकीय और बिजली के क्षेत्रों से एक जाल का उपयोग करेंगे। फिर इस जाल को एक ट्रक पर लाद दिया जाएगा - और ISOLDE प्रयोग की साइट तक सैकड़ों मीटर तक पहुँचाया जाएगा।

नीचे दिए गए चित्रण से पता चलता है कि जाल की व्यवस्था कैसे की जाती है और भविष्य में कैसे विनाश होगा जब यह रेडियोधर्मी तत्वों के दुर्लभ समस्थानिकों से टकराता है। जैसा कि आप देख सकते हैं, सुपरकंडक्टिंग चुंबक के अंदर जाल की लंबाई 700 मिमी है, और आइसोटोप इसे 10 नैनोमीटर के व्यास के साथ एक ट्यूब के माध्यम से दर्ज करते हैं। एक एंटीप्रोटन के साथ आइसोटोप का टकराव क्षेत्र उड़ान कणों का पता लगाने के लिए एक डिटेक्टर से सुसज्जित है।


PUMA प्रयोग डिजाइन

"एक ट्रक पर एंटीमैटर को ले जाना लगभग विज्ञान कथा है," ब्लूमिंगटन में इंडियाना विश्वविद्यालय के सैद्धांतिक परमाणु भौतिक विज्ञानी चार्ल्स होरोविट्ज़ कहते हैं। "यह एक महान विचार है।"

पूमा प्रयोग

जैसा कि PUMA प्रयोग के लिए यूरोपीय अनुदान के वर्णन में लिखा गया है, यह "परमाणु भौतिकी में सबसे उल्लेखनीय क्वांटम घटना में से एक का अध्ययन करने के लिए रखा गया है - न्यूट्रॉन में न्यूट्रॉन के प्रभामंडल और न्यूट्रॉन के गोले का न्यूट्रॉन के साथ संतृप्त होना। मोटे न्यूट्रॉन गोले, जो अब तक मध्यम द्रव्य के नाभिक में कभी तय नहीं किए गए हैं, कम घनत्व के प्रयोगशाला न्यूट्रॉन पदार्थ बन जाएंगे। यह भी ज्ञात है कि परमाणु लिफाफे की संरचना प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की संख्या के साथ भिन्न होती है। बहुत भारी नाभिक की परमाणु संरचना जेड = 100 और अधिक पर व्यावहारिक रूप से अज्ञात है, और नए लंबे समय तक रहने वाले भारी आइसोटोप का अस्तित्व अभी भी एक खुला सवाल है। "अस्थिर नाभिक में न्यूट्रॉन और प्रोटॉन के असंतुलन से जुड़ी यह मूलभूत घटना नाभिक और संबंधित ज्योतिषीय प्रक्रियाओं की जटिल प्रकृति को समझने के लिए महत्वपूर्ण है।"

उदाहरण के लिए, लिथियम -11 आइसोटोप में न्यूट्रॉन की अधिकता नाभिक के कोर के आसपास एक न्यूट्रॉन प्रभामंडल बनाती है और इसका आकार बढ़ाती है (चित्रण देखें)।



यह माना जाता है कि समान बल, केवल बड़े पैमाने पर, न्यूट्रॉन सितारों में कार्य करते हैं - यह इन बलों में न्यूट्रॉन-संतृप्त ठोस शेल का निर्माण होता है।


न्यूट्रॉन स्टार संरचना

सुपरडेंस सितारों के नाभिक की संरचना अभी भी वैज्ञानिकों के लिए एक रहस्य है। लेकिन रेडियोधर्मी समस्थानिकों के "सूक्ष्म जगत" में परमाणु प्रभामंडल के गुणों के अध्ययन से खगोल भौतिकी में सुराग प्राप्त करने में मदद मिलेगी।

इसलिए, प्यूमा प्रयोग के ढांचे में, एंटीप्रोटोन के साथ इस तरह के न्यूट्रॉन हलो "ध्वनि" और विनाश के परिणाम को देखते हैं। ऐसा करने के लिए, एंटीमेटर को आइसोटोप उत्पादन के स्थान पर लाया जाएगा। सच है, इससे पहले, कई तकनीकी समस्याओं को हल करना होगा - उपकरण को एक शून्य से कई हफ्तों के लिए एक अरब एंटीप्रोटोन को स्टोर करने के लिए निर्माण करने की आवश्यकता है, जो कि पूर्ण शून्य से 4 डिग्री अधिक तापमान पर एक जाल में है। कार्य कठिन है, लेकिन प्राप्त करने योग्य है। वैज्ञानिकों को 2022 में रेडियोधर्मी नाभिक के न्यूट्रॉन प्रभामंडल के साथ एंटीमैटर के विनाश पर पहला प्रयोग शुरू करने की उम्मीद है।

ट्रक पर अन्य प्रयोगों के लिए पर्याप्त एंटीमैटर है, न केवल सर्न में, इसलिए एक संभावना है कि बाद में एंटीमैटर वाली वैन यूरोप के अन्य क्षेत्रों की यात्रा करेगी।

“जैसे ही वे एक अरब एंटीप्रोटोन ले सकते हैं और उन्हें कई हफ्तों तक रोक सकते हैं, फिर कई अन्य प्रयोग शामिल होंगे। सर्न एंटीमैटर भौतिक विज्ञानी क्लो मलब्रुणोट कहते हैं, "लोगों के लिए नए विचार होंगे।" "मुझे लगता है कि यह वास्तव में अनुसंधान के एक नए क्षेत्र को खोल देगा।"