Antihydrogen
ஆன்டிஹைட்ரஜன் () என்பது ஹைட்ரஜனின் ஆன்டிமேட்டர் எதிர்ப்பொருளாகும். பொதுவான ஹைட்ரஜன் அணு ஒரு எலக்ட்ரான் மற்றும் புரோட்டானால் ஆனது, அதே நேரத்தில் ஹைட்ரஜன் எதிர்ப்பு அணு ஒரு பாசிட்ரான் மற்றும் ஆன்டிபிரோட்டனால் ஆனது. பேரியோன் சமச்சீரற்ற சிக்கல் என்று அழைக்கப்படும் கவனிக்கக்கூடிய பிரபஞ்சத்தில் ஆன்டிமேட்டரை விட அதிகமான பொருள் ஏன் உள்ளது என்ற கேள்விக்கு ஹைட்ரஜன் எதிர்ப்பு ஆய்வு வெளிச்சம் போடக்கூடும் என்று விஞ்ஞானிகள் நம்புகின்றனர். ஆன்டிஹைட்ரஜன் துகள் முடுக்கிகளில் செயற்கை முறையில் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது. சோதனை வரலாறு முடுக்கிகள் முதன்முதலில் 1990 களில் சூடான ஆன்டிஹைட்ரஜனைக் கண்டறிந்தன. அத்தேனா 2002 இல் ஜலதோஷத்தைப் படித்தார். இது முதன்முதலில் 2010 ஆம் ஆண்டில் CERN இல் உள்ள ஆன்டிஹைட்ரஜன் லேசர் இயற்பியல் கருவி (ALPHA) குழுவால் பிடிக்கப்பட்டது, பின்னர் அவர்கள் அமைப்பு மற்றும் பிற முக்கிய பண்புகளை அளவிட்டனர். ஆல்பா, ஏஜிஸ் மற்றும் ஜிபிஏஆர் அணுக்களை மேலும் குளிர்விக்கவும் ஆய்வு செய்யவும் திட்டமிட்டுள்ளன. 1s-2s மாற்றம் அளவீடு 2016 ஆம் ஆண்டில், ஆல்பா சோதனை 1s-2s ஆன்டிஹைட்ரஜனின் இரண்டு மிகக் குறைந்த ஆற்றல் நிலைகளுக்கு இடையிலான அணு எலக்ட்ரான் மாற்றத்தை அளவிட்டது. சோதனைத் தீர்மானத்திற்குள் ஹைட்ரஜனுடன் ஒத்திருக்கும் முடிவுகள், பொருள்-பொருள் சமச்சீர் மற்றும் CPT சமச்சீர் என்ற கருத்தை ஆதரிக்கின்றன. ஒரு காந்தப்புலத்தின் முன்னிலையில் 1s-2s மாற்றம் சற்று மாறுபட்ட அதிர்வெண்களுடன் இரண்டு ஹைப்பர்ஃபைன் மாற்றங்களாகப் பிரிகிறது. அடைப்பு அளவில் காந்தப்புலத்தின் கீழ் சாதாரண ஹைட்ரஜனுக்கான இடைநிலை அதிர்வெண்களை குழு இவ்வாறு கணக்கிடுகிறதுஃ fdd = fcc = s நிலைகளுக்கு இடையிலான ஒற்றை-ஃபோட்டான் மாற்றம் குவாண்டம் தேர்வு விதிகளால் தடைசெய்யப்பட்டுள்ளது, எனவே தரை நிலை பாசிட்ரான்களை 2s நிலைக்கு உயர்த்த, அடைப்பு இடம் கணக்கிடப்பட்ட இடைநிலை அதிர்வெண்களில் பாதிக்கு ட்யூன் செய்யப்பட்ட லேசரால் ஒளிரும், இது இரண்டு ஃபோட்டான் உறிஞ்சுதலை அனுமதிக்கிறது. 2s நிலைக்கு உற்சாகப்படுத்தப்பட்ட ஆன்டிஹைட்ரஜன் அணுக்கள் பின்னர் பல வழிகளில் ஒன்றில் உருவாகலாம்ஃ அவை இரண்டு ஃபோட்டான்களை வெளியிடலாம் மற்றும் அவை இருந்ததைப் போலவே நேரடியாக தரை நிலைக்குத் திரும்பலாம் அவை மற்றொரு ஃபோட்டானை உறிஞ்சலாம், இது அணுவை அயனியாக்குகிறது அவை ஒரு ஃபோட்டானை வெளிப்படுத்தி 2p நிலை வழியாக தரை நிலைக்குத் திரும்பலாம்-இந்த விஷயத்தில் பாசிட்ரான் சுழற்சி புரட்டலாம் அல்லது அப்படியே இருக்கும். அயனியாக்கம் மற்றும் சுழல்-சுழற்சி விளைவுகள் இரண்டும் அணு அடைப்பிலிருந்து தப்பிக்க காரணமாகின்றன. ஆன்டிஹைட்ரஜன் சாதாரண ஹைட்ரஜனைப் போலவே செயல்படுகிறது என்று கருதினால், லேசர் இல்லாத வழக்குடன் ஒப்பிடும்போது, ஒத்ததிர்வு அதிர்வெண் வெளிப்பாட்டின் போது சுமார் பாதி ஆன்டிஹைட்ரஜன் அணுக்கள் இழக்கப்படும் என்று குழு கணக்கிட்டது. லேசர் மூலத்துடன் 200 கிலோஹெர்ட்ஸ் மாற்ற அதிர்வெண்களில் பாதிக்கு கீழே ட்யூன் செய்யப்பட்டதால், கணக்கிடப்பட்ட இழப்பு அடிப்படையில் லேசர் இல்லாத வழக்கைப் போலவே இருந்தது. ஆல்பா குழு ஆன்டிஹைட்ரஜனின் தொகுதிகளை உருவாக்கி, அவற்றை 600 விநாடிகள் பிடித்துக் கொண்டு, பின்னர் எத்தனை ஆன்டிஹைட்ரஜன் அணுக்கள் அழிக்கப்பட்டன என்பதைக் கணக்கிடும் போது ஒன்றரை விநாடிகளுக்கு மேல் சிறைச்சாலை புலத்தில் சுருங்கியது. அவர்கள் இதை மூன்று வெவ்வேறு சோதனை நிலைமைகளின் கீழ் செய்தனர்ஃ ரெசோனன்ஸ்ஃ வரையறுக்கப்பட்ட ஆன்டிஹைட்ரஜன் அணுக்களை லேசர் மூலத்திற்கு வெளிப்படுத்துவது, இரண்டு மாற்றங்களுக்கும் ஒவ்வொன்றிற்கும் 300 விநாடிகளுக்கு சரியாக பாதி மாற்றம் அதிர்வெண்ணுடன் ட்யூன் செய்யப்படுகிறது, ஆஃப்-ரெசோனன்ஸ்ஃ வரையறுக்கப்பட்ட ஆன்டிஹைட்ரஜன் அணுக்களை லேசர் மூலத்திற்கு 200 கிலோஹெர்ட்ஸ் ட்யூன் செய்யப்பட்ட இரண்டு அதிர்வெண்களுக்கு கீழே தலா 300 விநாடிகளுக்கு ட்யூன் செய்யப்படுகிறது, லேசர் இல்லைஃ லேசர் வெளிச்சம் இல்லாமல் ஆன்டிஹைட்ரஜன் அணுக்களை கட்டுப்படுத்துகிறது. இரண்டு கட்டுப்பாடுகள், ஆஃப்-ரெசோனன்ஸ் மற்றும் நோ-லேசர், லேசர் வெளிச்சம் தானாகவே அழிவுகளை ஏற்படுத்தவில்லை என்பதை உறுதிப்படுத்த தேவைப்பட்டது, ஒருவேளை சாதாரண அணுக்களை சிறைப்பிடிக்கப்பட்ட பாத்திர மேற்பரப்பில் இருந்து விடுவித்து பின்னர் ஆன்டிஹைட்ரஜனுடன் இணைக்க முடியும். அணி மூன்று நிகழ்வுகளில் 11 ஓட்டங்களை நடத்தியது மற்றும் ஆஃப்-ரெசோனன்ஸ் மற்றும் லேசர் ஓட்டங்களுக்கு இடையே குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடு எதுவும் இல்லை, ஆனால் ரெசோனன்ஸ் ஓட்டங்களுக்குப் பிறகு கண்டறியப்பட்ட நிகழ்வுகளின் எண்ணிக்கையில் 58 சதவீதம் வீழ்ச்சியடைந்தது. ஓட்டங்களின் போது அழிவு நிகழ்வுகளையும் அவர்களால் கணக்கிட முடிந்தது, மேலும் அதிர்வு ஓட்டங்களின் போது ஒரு உயர் மட்டத்தைக் கண்டறிந்தனர், மீண்டும் ஆஃப்-அதிர்வு மற்றும் லேசர் ஓட்டங்களுக்கு இடையே குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடு இல்லை. முடிவுகள் சாதாரண ஹைட்ரஜனை அடிப்படையாகக் கொண்ட கணிப்புகளுடன் நல்ல உடன்பாட்டில் இருந்தன, மேலும் "200 பிபிடி துல்லியத்தில் சிபிடி சமச்சீர் சோதனையாக விளக்கப்படலாம்". பண்புகள் துகள் இயற்பியலின் CPT தேற்றம் எதிர் ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் வழக்கமான ஹைட்ரஜனின் பல பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன என்று கணித்துள்ளது. அதே நிறை, காந்த தருணம் மற்றும் அணு நிலை மாற்றம் அதிர்வெண்கள் (அணு நிறமாலை பார்க்கவும்). எடுத்துக்காட்டாக, தூண்டப்பட்ட ஆன்டிஹைட்ரஜன் அணுக்கள் வழக்கமான ஹைட்ரஜனின் அதே நிறத்தில் ஒளிரும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. ஆன்டிஹைட்ரஜன் அணுக்கள் சாதாரண ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் அனுபவிக்கும் அதே அளவிலான சக்தியுடன் மற்ற பொருள் அல்லது ஆன்டிமேட்டர் ஈர்ப்பு விசைக்கு ஈர்க்கப்பட வேண்டும். ஆன்டிமேட்டர் எதிர்மறை ஈர்ப்பு வெகுஜனத்தைக் கொண்டிருந்தால் இது உண்மையாக இருக்காது, இது மிகவும் சாத்தியமற்றதாகக் கருதப்படுகிறது, இருப்பினும் அனுபவ ரீதியாக நிரூபிக்கப்படவில்லை (ஆன்டிமேட்டரின் ஈர்ப்பு விசை தொடர்புகளைப் பார்க்கவும்). பொருள் மற்றும் ஆன்டிமேட்டருக்கு இடையிலான எதிர்மறை நிறை மற்றும் விரட்டும் ஈர்ப்பு (ஆன்டிகிராவிட்டி) க்கான சமீபத்திய கோட்பாட்டு கட்டமைப்பு உருவாக்கப்பட்டுள்ளது, மேலும் இந்தக் கோட்பாடு CPT தேற்றத்துடன் இணக்கமாக உள்ளது. ஆன்டிஹைட்ரஜன் சாதாரண பொருட்களுடன் தொடர்பு கொள்ளும்போது, அதன் கூறுகள் விரைவாக அழிக்கப்படுகின்றன. பாசிட்ரான் ஒரு எலக்ட்ரானுடன் அழிந்து காமா கதிர்களை உருவாக்குகிறது. மறுபுறம், ஆன்டிப்ரோடன் நியூட்ரான்கள் அல்லது புரோட்டான்களில் உள்ள குவார்க்குகளுடன் இணைந்த ஆன்டிகுயர்க்குகளால் ஆனது, இதன் விளைவாக உயர் ஆற்றல் பியன்கள் உருவாகின்றன, அவை விரைவாக மியூவான்கள், நியூட்ரினோக்கள், பாசிட்ரான்கள் மற்றும் எலக்ட்ரான்களாக சிதைகின்றன. ஆன்டிஹைட்ரஜன் அணுக்கள் ஒரு சரியான வெற்றிடத்தில் தொங்கவிடப்பட்டால், அவை காலவரையின்றி உயிர்வாழ வேண்டும். ஒரு ஆன்டி-எலிமெண்ட்டாக, இது ஹைட்ரஜனின் அதே பண்புகளைக் கொண்டிருக்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, ஆன்டிஹைட்ரஜன் நிலையான நிலைமைகளின் கீழ் ஒரு வாயுவாக இருக்கும் மற்றும் ஆக்ஸிஜனேற்றத்துடன் இணைந்து நீர் எதிர்ப்பை உருவாக்கும், 2. சார்லஸ் முங்கர் ஜூனியர், ஸ்டான்லி ப்ராட்ஸ்கி மற்றும் இவான் ஷ்மிட் ஆண்ட்ரேட் ஆகியோரால் முதன்முதலில் முன்மொழியப்பட்ட ஒரு முறையைப் பயன்படுத்தி CERN இல் வால்டர் ஓலர்ட் தலைமையிலான குழுவால் 1995 ஆம் ஆண்டில் முதல் ஆன்டிஹைட்ரஜன் தயாரிக்கப்பட்டது. LEAR இல், ஒரு முடுக்கியில் இருந்து எதிர் புரோட்டான்கள் செனான் கொத்துக்களில் சுடப்பட்டு, எலக்ட்ரான்-பாசிட்ரான் ஜோடிகளை உற்பத்தி செய்கின்றன. ஆன்டிபிரோட்டான்கள் சுமார் நிகழ்தகவுடன் பாசிட்ரான்களைப் பிடிக்க முடியும், எனவே இந்த முறை கணக்கிடப்பட்டபடி கணிசமான உற்பத்திக்கு பொருந்தாது. ஃபெர்மிலாப் குவாண்டம் எலக்ட்ரோடைனமிக்ஸின் கணிப்புகளுடன் சற்றே வித்தியாசமான குறுக்குவெட்டை அளவிட்டது. இரண்டுமே விரிவான ஆய்வுக்கு பொருத்தமற்ற, அதிக ஆற்றல் அல்லது சூடான, அணுக்களுக்கு எதிரான விளைவுகளை ஏற்படுத்தின. அதைத் தொடர்ந்து, அடிப்படை சமச்சீர் சோதனைகளுக்காக, குறைந்த ஆற்றல் கொண்ட ஆன்டிஹைட்ரஜனை நோக்கிய முயற்சிகளை ஆதரிப்பதற்காக CERN ஆன்டிப்ரோடன் டிஸிலரேட்டரை (AD) உருவாக்கியது. AD பல CERN குழுக்களை வழங்குகிறது. CERN அவர்களின் வசதிகள் நிமிடத்திற்கு 10 மில்லியன் ஆன்டிப்ரோடன்களை உற்பத்தி செய்யும் திறன் கொண்டதாக இருக்கும் என்று எதிர்பார்க்கிறது. CERN இல் ATRAP மற்றும் ATHENA ஒத்துழைப்புகளின் குறைந்த ஆற்றல் ஆன்டிஹைட்ரஜன் பரிசோதனைகள், பென்னிங் பொறிகளில் பாசிட்ரான்கள் மற்றும் ஆன்டிப்ரோடன்களை ஒன்றாகக் கொண்டு வந்தன, இதன் விளைவாக வினாடிக்கு 100 ஆன்டிஹைட்ரஜன் அணுக்கள் என்ற விகிதத்தில் தொகுப்பு ஏற்பட்டது. ஆன்டிஹைட்ரஜன் முதன்முதலில் 2002 இல் ஏத்தேனாவால் தயாரிக்கப்பட்டது, பின்னர் ஏ. டி. ஆர். ஏ. பி மற்றும் 2004 க்குள் மில்லியன் கணக்கான ஆன்டிஹைட்ரஜன் அணுக்கள் தயாரிக்கப்பட்டன. ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட அணுக்கள் ஒப்பீட்டளவில் அதிக வெப்பநிலையைக் கொண்டிருந்தன (சில ஆயிரம் கெல்வின்கள்), இதன் விளைவாக சோதனைக் கருவியின் சுவர்களைத் தாக்கி அழிக்கப்படும். பெரும்பாலான துல்லியமான சோதனைகளுக்கு நீண்ட கண்காணிப்பு நேரங்கள் தேவைப்படுகின்றன. ஆதெனா ஒத்துழைப்பின் வாரிசான ஆல்பா, ஆன்டிஹைட்ரஜனை நிலையாகப் பிடிக்க உருவாக்கப்பட்டது. மின்சார நடுநிலையாக இருக்கும்போது, அதன் சுழல் காந்த தருணங்கள் ஒரு சமச்சீரற்ற காந்தப்புலத்துடன் தொடர்பு கொள்கின்றன; சில அணுக்கள் கண்ணாடி மற்றும் பல துருவ புலங்களின் கலவையால் உருவாக்கப்பட்ட காந்த குறைந்தபட்சத்திற்கு ஈர்க்கப்படும். நவம்பர் 2010 இல், ஆல்பா ஒத்துழைப்பு 38 ஹைட்ரஜன் எதிர்ப்பு அணுக்களை வினாடிக்கு ஆறில் ஒரு பங்கிற்கு சிக்கியுள்ளதாக அறிவித்தது, இது நடுநிலை ஆன்டிமேட்டரின் முதல் அடைப்பு. ஜூன் 2011 இல், அவர்கள் 309 ஆன்டிஹைட்ரஜன் அணுக்களை ஒரே நேரத்தில் 3 வரை, 1,000 விநாடிகள் வரை சிக்க வைத்தனர். பின்னர் அவர்கள் அதன் ஹைப்பர்ஃபைன் அமைப்பு, ஈர்ப்பு விளைவுகள் மற்றும் சார்ஜ் ஆகியவற்றை ஆய்வு செய்தனர். ஏ. டி. ஆர். ஏ. பி, ஏ. இ. ஜி. ஐ. எஸ் மற்றும் ஜிபிஏஆர் சோதனைகளுடன் ஆல்பா அளவீடுகளையும் தொடரும். பெரிய ஆன்டிமேட்டர் அணுக்கள் ஆன்டிடியூட்டீரியம் (), ஆன்டிட்ரிடியம் () மற்றும் ஆன்டிலியம் () போன்ற பெரிய ஆன்டிமேட்டர் அணுக்களை உற்பத்தி செய்வது மிகவும் கடினம். ஆன்டிடியூடேரியம், ஆன்டிஹீலியம்-3 () மற்றும் ஆன்டிஹீலியம்-4 () கருக்கள் அதிக வேகத்தில் உற்பத்தி செய்யப்பட்டுள்ளன, அவற்றின் தொடர்புடைய அணுக்களின் தொகுப்பு பல தொழில்நுட்ப தடைகளை ஏற்படுத்துகிறது. ஆன்டிமேட்டர் குறிப்புகளின் ஈர்ப்பு தொடர்புகளையும் பார்க்கவும் வெளிப்புற இணைப்புகள் ஆன்டிமேட்டர் ஹைட்ரஜன் ஹைட்ரஜன் இயற்பியல் வாயுக்கள்