नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी के भौतिकविदों ने एकल पॉज़िट्रॉन, जो इलेक्ट्रॉन का प्रतिपदार्थ जुड़वां है, को जाल में फंसाया और महीनों तक उसे एक-एक छलांग में उसकी क्वांटम अवस्थाएं पढ़ते हुए रखा।
21 अक्टूबर को फिजिकल रिव्यू लेटर्स में प्रकाशित यह कार्य पहले "एकल-पॉज़िट्रॉन क्वांटम साइक्लोट्रॉन" का वर्णन करता है। भौतिकी के प्रोफेसर जेराल्ड गैब्रिएल्स ने टीम का नेतृत्व किया; उनकी प्रयोगशाला के डॉक्टरेट छात्र थॉमस मायर्स पहले लेखक हैं।
प्रतिपदार्थ को थामना कठिन क्यों है
पॉज़िट्रॉन सामान्य पदार्थ से मिलते ही गायब हो जाता है। इसका अध्ययन करने के लिए इसे धीमा करना, पकड़ना और हर सतह से दूर रखना पड़ता है। टीम ने रेडियोधर्मी क्षय में उत्पन्न पॉज़िट्रॉन एकत्र किए, उन्हें धीमा किया, और एक कण को पेनिंग ट्रैप में डाला: सीलबंद वैक्यूम डिब्बे के अंदर विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों का एक समूह।
लोडिंग में आठ से ग्यारह घंटे लगते हैं। एक बार पकड़े जाने के बाद, कण महीनों तक रहा, और यही बार-बार माप संभव बनाता है।
क्वांटम चरण देखने लायक ठंडा
एक डाइल्यूशन रेफ्रिजरेटर ने जाल को लगभग 300 मिलीकेल्विन तक ठंडा किया, जो परम शून्य से एक डिग्री का छोटा अंश है। उस तापमान पर पॉज़िट्रॉन की वृत्तीय गति अपने निम्नतम क्वांटम स्तर पर बैठ जाती है, इसलिए ऊपर या नीचे का हर कदम माइक्रोवेव से प्रेरित किया जा सकता है और आवृत्ति में छोटे बदलाव के रूप में पहचाना जा सकता है।
इसी तकनीक को समूह ने एकल इलेक्ट्रॉन के साथ पूरा करने में लगभग 20 साल लगाए। प्रतिपदार्थ के साथ ऐसा करने में एक अतिरिक्त समस्या जुड़ती है: वैक्यूम इतना अच्छा होना चाहिए कि कण कभी किसी भटके परमाणु को न छुए, और जाल महीनों तक बिना समायोजन के स्थिर रहे।
अभी होने वाला मापन
इलेक्ट्रॉन का चुंबकीय आघूर्ण लगभग दस खरब में एक भाग तक मापा गया है, जो भौतिकी की सबसे सटीक संख्याओं में से है। गैब्रिएल्स अब पॉज़िट्रॉन के लिए वही मापन करने की योजना बना रहे हैं, फिर आमने-सामने तुलना।
यह तुलना सीपीटी समरूपता की परीक्षा करती है, यह नियम कि जब आवेश, समता और समय उलटे जाएं तो पदार्थ और प्रतिपदार्थ को समान व्यवहार करना चाहिए। यदि दोनों चुंबकीय आघूर्ण भिन्न हों, तो यह अंतर मानक मॉडल से परे भौतिकी की ओर इशारा करेगा और यह समझाने में मदद कर सकता है कि ब्रह्मांड पदार्थ से बना है और लगभग कोई प्रतिपदार्थ नहीं बचा।