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भारी अणुओं के अध्ययन के वैकल्पिक तरीके मानक मॉडल से परे घटनाओं की खोज की सुविधा प्रदान करेंगे

मानक मॉडल से परे भौतिक घटनाओं की खोज करने के लिए अक्सर शक्तिशाली उपकरणों तक पहुंच की आवश्यकता होती है जैसे कि बड़े Hadron Colliderन्यूट्रिनो, डार्क मैटर और विदेशी कणों के लिए भूमिगत डिटेक्टर। इस तरह के उपकरण बनाने और बनाए रखने के लिए बेहद महंगे हैं, उन्हें बनाने में कई साल लगते हैं, और वे दुर्लभ हैं, जिसके परिणामस्वरूप वैज्ञानिकों के बीच लंबी कतारें लगती हैं। नीदरलैंड के वैज्ञानिकों के लिए धन्यवाद, यह अब बदल सकता है। आपने प्रयोगशाला परिस्थितियों में भारी अणुओं को सीमित करने और उनका परीक्षण करने की एक तकनीक विकसित की है।

छवि स्रोत: पिक्साबे / प्रकाशित: भौतिकीविश्व

भारी अणु इलेक्ट्रॉन के विद्युत द्विध्रुव आघूर्ण का अध्ययन करने के लिए एक उत्कृष्ट वस्तु हैं। हालांकि, पहले इस्तेमाल की गई विधियों के साथ, उन्हें एक छोटी प्रयोगशाला सेटिंग में पकड़ना संभव नहीं था।

विद्युत निर्धारण के लिए मानक तकनीक इलेक्ट्रॉन का द्विध्रुव आघूर्ण (eEDM) उच्च परिशुद्धता स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करें। ऐसा करने के लिए, हालांकि, अणुओं को पहले धीमा करना पड़ता है और लेजर या इलेक्ट्रिक जाल से कब्जा कर लिया जाता है। समस्या यह है कि घटनाओं से परे की खोज करने के लिए मानक मॉडल आगे जाकर, आपको ऐसे अणुओं को पकड़ने की आवश्यकता हो सकती है जो लेजर कैप्चर के लिए बहुत भारी हैं। दूसरी ओर, बिजली के जाल भारी आयनों को पकड़ने में सक्षम होते हैं, लेकिन विद्युत रूप से निष्क्रिय अणुओं को पकड़ने में नहीं।

यूनिवर्सिटी ऑफ ग्रोनिंगन, व्रीजे यूनिवर्सिटिट एम्स्टर्डम और निखेफ इंस्टीट्यूट के शोधकर्ताओं ने स्ट्रोंटियम फ्लोराइड (SrF) अणु बनाकर अपना काम शुरू किया, जो किसके द्वारा बनाए गए थे। रासायनिक प्रतिक्रिया लगभग 20 केल्विन के तापमान पर क्रायोजेनिक गैस में उत्पन्न हुआ। कम तापमान के लिए धन्यवाद, इन अणुओं का प्रारंभिक वेग 190 m / s है, जबकि कमरे के तापमान पर यह लगभग 500 m / s है। फिर अणुओं को 4,5 मीटर लंबे स्टार्क मंदक में खिलाया जाता है, जहां से वे गुजरते हैं वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र पहले ब्रेक लगाया और फिर रोका। SrF अणु 50 मिलीसेकंड तक फंसे रहते हैं। इस दौरान उनका विश्लेषण एक विशेष लेजर-प्रेरित प्रणाली से किया जा सकता है। इस तरह के माप विद्युत द्विध्रुवीय क्षण सहित इलेक्ट्रॉनों के गुणों का अध्ययन करना संभव बनाते हैं, ताकि कोई विषमता के संकेतों की तलाश कर सके।

मानक मॉडल ईईडीएम के अस्तित्व की भविष्यवाणी करता है, लेकिन इसका मूल्य बहुत कम है। इसलिए, यह संपत्ति अभी तक नहीं देखी गई है। ईईडीएम का अवलोकन और जांच भौतिकी के अस्तित्व का संकेत दे सकता है मानक मॉडल से परे सुराग।
डचों द्वारा अध्ययन किए गए SrF अणुओं का द्रव्यमान अन्य अणुओं से लगभग तीन गुना अधिक होता है जिनका अब तक इसी तरह के तरीकों से अध्ययन किया जा चुका है। हमारा अगला लक्ष्य और भी भारी अणुओं को पकड़ना है, जैसे B. बेरियम फ्लोराइड (BaF), जिसमें SrF का द्रव्यमान 1,5 गुना है। ग्रोनिंगन विश्वविद्यालय के भौतिक विज्ञानी स्टीवन होकेस्ट्रा कहते हैं, इस तरह का अणु ईईडीएम माप के लिए एक बेहतर लक्ष्य होगा। क्योंकि अणु जितना भारी होगा, माप उतना ही सटीक होगा।

हालांकि, भारी अणुओं को फंसाने की क्षमता न केवल एक इलेक्ट्रॉन के विद्युत द्विध्रुवीय क्षण का अध्ययन करने के लिए उपयोगी है। इसका उपयोग अंतरिक्ष में स्थितियों का अनुकरण करने के लिए कम ऊर्जा पर भारी अणुओं को टकराने के लिए भी किया जा सकता है। यह, बदले में, की जांच में प्रयोग किया जाता है क्वांटम स्तर पर बातचीत उपयोगी होना। होकेस्ट्रा का कहना है कि वह और उनके सहयोगी आणविक प्रवाह की तीव्रता को बढ़ाकर माप की संवेदनशीलता को बढ़ाने पर भी काम करेंगे। हम BaOH या BaOCH3 जैसे अधिक जटिल अणुओं को पकड़ने का भी प्रयास करेंगे। हम अपनी तकनीक का उपयोग चिरल अणुओं में विषमताओं का अध्ययन करने के लिए भी करेंगे, उन्होंने घोषणा की।