Antihydrogen
اینٹی ہائیڈروجن () ہائیڈروجن کا اینٹی میٹر ہم منصب ہے۔ جبکہ عام ہائیڈروجن ایٹم الیکٹران اور پروٹون پر مشتمل ہوتا ہے، اینٹی ہائیڈروجن ایٹم پوزیٹرون اور اینٹیپروٹن پر مشتمل ہوتا ہے۔ سائنس دانوں کو امید ہے کہ اینٹی ہائیڈروجن کا مطالعہ اس سوال پر روشنی ڈال سکتا ہے کہ قابل مشاہدہ کائنات میں اینٹی میٹر سے زیادہ مادہ کیوں ہے، جسے بیرون غیر متناسب مسئلہ کہا جاتا ہے۔ اینٹی ہائیڈروجن ذرہ ایکسلریٹرز میں مصنوعی طور پر تیار کیا جاتا ہے۔ تجرباتی تاریخ ایکسلریٹرز نے پہلی بار 1990 کی دہائی میں گرم اینٹی ہائیڈروجن کا پتہ لگایا۔ ایتینا نے 2002 میں سردی کا مطالعہ کیا۔ اسے سب سے پہلے 2010 میں سی ای آر این میں اینٹی ہائیڈروجن لیزر فزکس اپراٹس (اے ایل پی ایچ اے) کی ٹیم نے پکڑا تھا، جس نے اس کے بعد ساخت اور دیگر اہم خصوصیات کی پیمائش کی۔ الفا، ایجس، اور جی بی اے آر ایٹموں کو مزید ٹھنڈا کرنے اور ان کا مطالعہ کرنے کا ارادہ رکھتے ہیں۔ 1s-2s منتقلی کی پیمائش 2016 میں، ALPHA تجربے نے اینٹی ہائیڈروجن، 1s-2s کی دو سب سے کم توانائی کی سطحوں کے درمیان جوہری الیکٹران منتقلی کی پیمائش کی۔ نتائج، جو تجرباتی ریزولوشن کے اندر ہائیڈروجن سے ملتے جلتے ہیں، مادے-اینٹی میٹر سمیٹری اور سی پی ٹی سمیٹری کے خیال کی حمایت کرتے ہیں۔ مقناطیسی میدان کی موجودگی میں 1s-2s منتقلی قدرے مختلف تعدد کے ساتھ دو ہائپر فائن ٹرانزیشن میں تقسیم ہو جاتی ہے۔ ٹیم نے قید کے حجم میں مقناطیسی میدان کے تحت عام ہائیڈروجن کے لیے منتقلی کی تعدد کا حساب اس طرح لگایا: ایف ڈی ڈی = ایف سی سی = ایس ریاستوں کے درمیان ایک واحد فوٹون منتقلی کوانٹم سلیکشن قوانین کے ذریعے ممنوع ہے، لہذا زمینی حالت کے پوزیٹرانوں کو 2s کی سطح تک بلند کرنے کے لیے، قید کی جگہ کو لیزر کے ذریعے روشن کیا گیا تھا جو حساب شدہ منتقلی کی تعدد کے نصف تک ٹیون کیا گیا تھا، جس سے دو فوٹون جذب کی اجازت دی گئی تھی۔ 2s حالت میں پرجوش اینٹی ہائیڈروجن ایٹم پھر کئی طریقوں میں سے ایک میں تیار ہو سکتے ہیں: وہ دو فوٹون کا اخراج کر سکتے ہیں اور براہ راست زمینی حالت میں واپس آ سکتے ہیں جیسا کہ وہ تھے۔ وہ ایک اور فوٹون کو جذب کر سکتے ہیں، جو ایٹم کو آئنائز کرتا ہے۔ وہ ایک ہی فوٹون کا اخراج کر سکتے ہیں اور 2p حالت کے ذریعے زمینی حالت میں واپس آسکتے ہیں-اس صورت میں پوزیٹرون اسپن پلٹ سکتا ہے یا وہی رہ سکتا ہے۔ آئنائزیشن اور اسپن فلپ دونوں کے نتائج ایٹم کو قید سے بچنے کا سبب بنتے ہیں۔ ٹیم نے حساب لگایا کہ، یہ فرض کرتے ہوئے کہ اینٹی ہائیڈروجن عام ہائیڈروجن کی طرح برتاؤ کرتا ہے، بغیر لیزر کیس کے مقابلے میں، گونج فریکوئنسی کی نمائش کے دوران تقریبا نصف اینٹی ہائیڈروجن ایٹم ختم ہو جائیں گے۔ لیزر ماخذ کے ساتھ منتقلی کی تعدد کے نصف سے نیچے 200 کلو ہرٹز ٹیون کیا گیا، حساب شدہ نقصان بنیادی طور پر وہی تھا جو نو لیزر کیس کے لیے تھا۔ اے ایل پی ایچ اے ٹیم نے اینٹی ہائیڈروجن کے بیچ بنائے، انہیں 600 سیکنڈ تک پکڑا اور پھر یہ گنتے ہوئے کہ کتنے اینٹی ہائیڈروجن ایٹم ختم ہو گئے تھے، 1.5 سیکنڈ سے زیادہ قید کے میدان میں گھٹا دیا۔ انہوں نے یہ تین مختلف تجرباتی حالات کے تحت کیا: گونج: محدود اینٹی ہائیڈروجن ایٹموں کو لیزر ماخذ کے سامنے بے نقاب کرنا جو دونوں منتقلی میں سے ہر ایک کے لیے 300 سیکنڈ کے لیے منتقلی کی تعدد کے بالکل آدھے حصے پر ٹیون کیا گیا ہے، آف گونج: محدود اینٹی ہائیڈروجن ایٹموں کو لیزر ماخذ کے سامنے بے نقاب کرنا جو دو گونج تعدد کے نیچے 200 کلو ہرٹز 300 سیکنڈ کے لیے ٹیون کیا گیا ہے، کوئی لیزر نہیں: بغیر کسی لیزر روشنی کے اینٹی ہائیڈروجن ایٹموں کو محدود کرنا۔ دو کنٹرول، آف ریسوننس اور نو لیزر، اس بات کو یقینی بنانے کے لیے درکار تھے کہ لیزر کی روشنی خود تباہی کا سبب نہ بن رہی ہو، شاید قید برتن کی سطح سے عام ایٹموں کو آزاد کر کے جو پھر اینٹی ہائیڈروجن کے ساتھ مل سکتے ہیں۔ ٹیم نے تین کیسوں میں سے 11 رن کیے اور آف ریسوننس اور لیزر رن کے درمیان کوئی خاص فرق نہیں پایا، لیکن ریسوننس رن کے بعد پائے جانے والے واقعات کی تعداد میں 58 فیصد کمی واقع ہوئی۔ وہ دوڑ کے دوران تباہی کے واقعات کو شمار کرنے میں بھی کامیاب رہے اور گونج دوڑ کے دوران ایک اعلی سطح پائی، ایک بار پھر آف گونج اور لیزر رن کے درمیان کوئی خاص فرق نہیں تھا۔ نتائج عام ہائیڈروجن پر مبنی پیش گوئیوں کے ساتھ اچھی طرح سے متفق تھے اور "200 پی پی ٹی کی درستگی پر سی پی ٹی سمیٹری کے ٹیسٹ کے طور پر تشریح کی جا سکتی ہے"۔ ذرہ طبیعیات کا سی پی ٹی نظریہ پیش گوئی کرتا ہے کہ اینٹی ہائیڈروجن ایٹموں میں وہ بہت سی خصوصیات ہوتی ہیں جو عام ہائیڈروجن میں ہوتی ہیں۔ ایک ہی کمیت، مقناطیسی مومنٹ، اور جوہری حالت کی منتقلی کی تعدد (جوہری سپیکٹروسکوپی دیکھیں)۔ مثال کے طور پر، پرجوش اینٹی ہائیڈروجن ایٹموں سے توقع کی جاتی ہے کہ وہ باقاعدہ ہائیڈروجن کے رنگ کی طرح چمک اٹھائیں گے۔ اینٹی ہائیڈروجن ایٹموں کو دوسرے مادے یا اینٹی میٹر کشش ثقل کی طرف اسی شدت کی قوت کے ساتھ راغب کیا جانا چاہیے جس کا تجربہ عام ہائیڈروجن ایٹم کرتے ہیں۔ یہ سچ نہیں ہوگا اگر اینٹی میٹر میں منفی کشش ثقل کی کمیت ہو، جس کا انتہائی امکان نہیں سمجھا جاتا ہے، حالانکہ ابھی تک تجرباتی طور پر اس کی تردید نہیں کی گئی ہے (اینٹی میٹر کی کشش ثقل کا تعامل دیکھیں)۔ مادے اور اینٹی میٹر کے درمیان منفی کمیت اور پسپا کشش ثقل (اینٹی گریویٹی) کے لیے حالیہ نظریاتی فریم ورک تیار کیا گیا ہے، اور یہ نظریہ سی پی ٹی تھیوریم کے ساتھ مطابقت رکھتا ہے۔ جب اینٹی ہائیڈروجن عام مادے کے ساتھ رابطے میں آتا ہے تو اس کے اجزاء تیزی سے ختم ہو جاتے ہیں۔ پوزیٹرون گاما شعاعیں پیدا کرنے کے لیے الیکٹران کے ساتھ ختم ہو جاتا ہے۔ دوسری طرف، اینٹیپروٹن اینٹیکوارک سے بنا ہوتا ہے جو نیوٹرون یا پروٹون میں کوارک کے ساتھ مل جاتا ہے، جس کے نتیجے میں اعلی توانائی والے پیاون بنتے ہیں، جو تیزی سے میوون، نیوٹرینو، پوزیٹرون اور الیکٹرانوں میں ختم ہو جاتے ہیں۔ اگر اینٹی ہائیڈروجن ایٹموں کو ایک کامل خلا میں معطل کیا گیا تھا، تو انہیں غیر معینہ مدت تک زندہ رہنا چاہیے۔ اینٹی عنصر کے طور پر، توقع کی جاتی ہے کہ اس میں بالکل وہی خصوصیات ہوں گی جو ہائیڈروجن میں ہیں۔ مثال کے طور پر، اینٹی ہائیڈروجن معیاری حالات میں ایک گیس ہوگی اور اینٹی واٹر بنانے کے لیے اینٹی آکسیجن کے ساتھ مل جائے گی۔ پروڈکشن پہلا اینٹی ہائیڈروجن 1995 میں سی ای آر این میں والٹر اویلرٹ کی قیادت میں ایک ٹیم نے چارلس منگر جونیئر، اسٹینلے بروڈسکی اور ایوان شمٹ اینڈریڈ کے تجویز کردہ طریقہ کار کا استعمال کرتے ہوئے تیار کیا تھا۔ ایل ای اے آر میں، ایکسلریٹر سے اینٹی پروٹون کو زینون کلسٹرز پر گولی ماری گئی، جس سے الیکٹران پوزیٹرون کے جوڑے پیدا ہوئے۔ اینٹی پروٹون تقریبا امکان کے ساتھ پوزیٹرانوں کو پکڑ سکتے ہیں، لہذا یہ طریقہ کافی پیداوار کے لیے موزوں نہیں ہے، جیسا کہ حساب کیا گیا ہے۔ فرمیلاب نے کوانٹم الیکٹروڈائنامکس کی پیش گوئیوں کے مطابق کچھ مختلف کراس سیکشن کی پیمائش کی۔ دونوں کے نتیجے میں انتہائی توانا، یا گرم، اینٹی ایٹم پیدا ہوئے، جو تفصیلی مطالعہ کے لیے نامناسب تھے۔ اس کے بعد، سی ای آر این نے بنیادی ہم آہنگی کی جانچ کے لیے کم توانائی والے اینٹی ہائیڈروجن کی طرف کوششوں کی حمایت کرنے کے لیے اینٹیپروٹن ڈیسلریٹر (اے ڈی) بنایا۔ اے ڈی کئی سی ای آر این گروپس فراہم کرتا ہے۔ سی ای آر این کو توقع ہے کہ ان کی سہولیات فی منٹ 10 ملین اینٹی پروٹون تیار کرنے کے قابل ہوں گی۔ سی ای آر این میں اے ٹی آر اے پی اور اے ٹی ایچ ای این اے کے تعاون سے کم توانائی والے اینٹی ہائیڈروجن تجربات نے پیننگ ٹریپس میں پوزیٹرون اور اینٹی پروٹون کو اکٹھا کیا، جس کے نتیجے میں 100 اینٹی ہائیڈروجن ایٹم فی سیکنڈ کی عام شرح سے ترکیب ہوتی ہے۔ اینٹی ہائیڈروجن سب سے پہلے 2002 میں ایتھینا نے تیار کیا تھا، اور پھر اے ٹی آر اے پی نے اور 2004 تک لاکھوں اینٹی ہائیڈروجن ایٹم بنائے گئے تھے۔ ترکیب شدہ ایٹموں کا درجہ حرارت نسبتا زیادہ تھا (چند ہزار کیلون)، اور اس کے نتیجے میں تجرباتی آلات کی دیواروں سے ٹکرائیں گے اور ختم ہو جائیں گے۔ زیادہ تر صحت سے متعلق ٹیسٹوں میں طویل مشاہدے کے اوقات کی ضرورت ہوتی ہے۔ ایتھینا تعاون کا جانشین، ایلفا، اینٹی ہائیڈروجن کو مستحکم طور پر پھنسانے کے لیے تشکیل دیا گیا تھا۔ برقی طور پر غیر جانبدار ہونے کے باوجود، اس کے گھومنے والے مقناطیسی لمحات ایک غیر یکساں مقناطیسی میدان کے ساتھ تعامل کرتے ہیں۔ کچھ ایٹم مقناطیسی کم از کم کی طرف راغب ہوں گے، جو آئینے اور کثیر قطبی شعبوں کے امتزاج سے پیدا ہوتے ہیں۔ نومبر 2010 میں، اے ایل پی ایچ اے کے تعاون نے اعلان کیا کہ انہوں نے ایک سیکنڈ کے چھٹے حصے کے لیے 38 اینٹی ہائیڈروجن ایٹموں کو پھنس لیا ہے، جو غیر جانبدار اینٹی میٹر کی پہلی قید ہے۔ جون 2011 میں، انہوں نے 309 اینٹی ہائیڈروجن ایٹموں کو 1,000 سیکنڈ تک بیک وقت 3 تک پھنس لیا۔ اس کے بعد انہوں نے اس کی ہائپر فائن ساخت، کشش ثقل کے اثرات اور چارج کا مطالعہ کیا۔ اے ایل پی ایچ اے اے ٹی آر اے پی، اے ای جی آئی ایس اور جی بی اے آر تجربات کے ساتھ پیمائش جاری رکھے گا۔ بڑے اینٹی میٹر ایٹم بڑے اینٹی میٹر ایٹم جیسے اینٹی ڈیوٹیریم ()، اینٹیٹریٹیئم ()، اور اینٹی ہیلئم () پیدا کرنا بہت زیادہ مشکل ہے۔ اینٹی ڈیوٹیریم، اینٹی ہیلیم-3 () اور اینٹی ہیلیم-4 () نیوکلئی اتنی تیز رفتار کے ساتھ تیار کیے گئے ہیں کہ ان کے متعلقہ ایٹموں کی ترکیب سے کئی تکنیکی رکاوٹیں پیدا ہوتی ہیں۔ اینٹی میٹر حوالہ جات کا کشش ثقل کا تعامل بھی دیکھیں بیرونی روابط اینٹی میٹر ہائیڈروجن فزکس گیسیں