Antihydrogen
অ্যান্টিহাইড্রোজেন () হল হাইড্রোজেনের অ্যান্টিম্যাটার প্রতিরূপ। যেখানে সাধারণ হাইড্রোজেন পরমাণু একটি ইলেক্ট্রন এবং প্রোটন নিয়ে গঠিত, সেখানে অ্যান্টিহাইড্রোজেন পরমাণু একটি পজিট্রন এবং অ্যান্টিপ্রোটন নিয়ে গঠিত। বিজ্ঞানীরা আশা করেন যে অ্যান্টিহাইড্রোজেন অধ্যয়ন পর্যবেক্ষণযোগ্য মহাবিশ্বে অ্যান্টিম্যাটারের চেয়ে বেশি পদার্থ কেন রয়েছে, এই প্রশ্নের উপর আলোকপাত করতে পারে, যা ব্যারিওন অসমতা সমস্যা নামে পরিচিত। কণা ত্বরকগুলিতে কৃত্রিমভাবে অ্যান্টিহাইড্রোজেন তৈরি করা হয়। পরীক্ষামূলক ইতিহাস এক্সিলারেটররা 1990-এর দশকে প্রথম গরম অ্যান্টিহাইড্রোজেন সনাক্ত করে। অ্যাথেনা 2002 সালে ঠান্ডা নিয়ে পড়াশোনা করেন। এটি 2010 সালে সিইআরএন-এর অ্যান্টিহাইড্রোজেন লেজার ফিজিক্স অ্যাপারাস (এএলপিএইচএ) দল দ্বারা প্রথম ধরা পড়ে, যারা তারপর কাঠামো এবং অন্যান্য গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্যগুলি পরিমাপ করে। আলফা, এজিস এবং জিবিএআর পরমাণুগুলিকে আরও শীতল ও অধ্যয়ন করার পরিকল্পনা করেছে। 1s-2s রূপান্তর পরিমাপ 2016 সালে, আলফা পরীক্ষাটি অ্যান্টিহাইড্রোজেনের দুটি সর্বনিম্ন শক্তি স্তর, 1s-2s এর মধ্যে পারমাণবিক ইলেক্ট্রন রূপান্তর পরিমাপ করে। ফলাফলগুলি, যা পরীক্ষামূলক রেজোলিউশনের মধ্যে হাইড্রোজেনের অনুরূপ, পদার্থ-অ্যান্টিমেটার প্রতিসাম্য এবং সিপিটি প্রতিসাম্যের ধারণাকে সমর্থন করে। একটি চৌম্বক ক্ষেত্রের উপস্থিতিতে 1s-2s রূপান্তরটি সামান্য ভিন্ন ফ্রিকোয়েন্সি সহ দুটি হাইপারফাইন রূপান্তরগুলিতে বিভক্ত হয়। দলটি আবদ্ধ আয়তনে চৌম্বক ক্ষেত্রের অধীনে স্বাভাবিক হাইড্রোজেনের জন্য রূপান্তর ফ্রিকোয়েন্সি গণনা করেছেঃ এফডিডি = এফসিসি = এস অবস্থার মধ্যে একটি একক-ফোটন রূপান্তর কোয়ান্টাম নির্বাচনের নিয়ম দ্বারা নিষিদ্ধ, তাই গ্রাউন্ড স্টেট পজিট্রনগুলিকে 2s স্তরে উন্নীত করার জন্য, আবদ্ধ স্থানটি একটি লেজার দ্বারা আলোকিত করা হয়েছিল যা গণনা করা রূপান্তর ফ্রিকোয়েন্সিগুলির অর্ধেকের সাথে সুর করা হয়েছিল, যা দুটি ফোটন শোষণের অনুমতি দেয়। 2s অবস্থায় উত্তেজিত অ্যান্টিহাইড্রোজেন পরমাণুগুলি তখন বিভিন্ন উপায়ে বিকশিত হতে পারেঃ তারা দুটি ফোটন নির্গত করতে পারে এবং সরাসরি স্থল অবস্থায় ফিরে আসতে পারে যেমন তারা ছিল তারা অন্য একটি ফোটন শোষণ করতে পারে, যা পরমাণুকে আয়নিত করে তারা একটি একক ফোটন নির্গত করতে পারে এবং 2p অবস্থার মাধ্যমে স্থল অবস্থায় ফিরে আসতে পারে-এই ক্ষেত্রে পজিট্রন স্পিনটি উল্টে যেতে পারে বা একই থাকতে পারে। আয়নীকরণ এবং স্পিন-ফ্লিপ উভয় ফলাফলই পরমাণুটিকে কারাবাস থেকে বাঁচাতে সাহায্য করে। দলটি গণনা করেছে যে, অ্যান্টিহাইড্রোজেন স্বাভাবিক হাইড্রোজেনের মতো আচরণ করে, অনুনাদ ফ্রিকোয়েন্সি এক্সপোজারের সময় প্রায় অর্ধেক অ্যান্টিহাইড্রোজেন পরমাণু হারিয়ে যাবে, নো-লেজার ক্ষেত্রে তুলনায়। লেজার উত্সটি ট্রানজিশন ফ্রিকোয়েন্সির অর্ধেকের নিচে 200 কিলোহার্জ সুর করা হলে, গণনা করা ক্ষতি মূলত নো-লেজার ক্ষেত্রে একই ছিল। এ. এল. পি. এইচ. এ দল অ্যান্টিহাইড্রোজেনের ব্যাচ তৈরি করে, সেগুলিকে 600 সেকেন্ড ধরে ধরে রাখে এবং তারপরে কতগুলি অ্যান্টিহাইড্রোজেন পরমাণু ধ্বংস হয়েছে তা গণনা করার সময় দেড় সেকেন্ডের বেশি সময় ধরে কারাবাস ক্ষেত্রটি সংকুচিত করে। তারা তিনটি ভিন্ন পরীক্ষামূলক অবস্থার অধীনে এটি করেছিলঃ অনুরণনঃ দুটি রূপান্তরের প্রত্যেকটির জন্য 300 সেকেন্ডের জন্য ঠিক অর্ধেক রূপান্তর ফ্রিকোয়েন্সির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ একটি লেজার উৎসে সীমাবদ্ধ অ্যান্টিহাইড্রোজেন পরমাণুগুলিকে উন্মুক্ত করা, অফ-অনুরণনঃ একটি লেজার উৎসে সীমাবদ্ধ অ্যান্টিহাইড্রোজেন পরমাণুগুলিকে 300 সেকেন্ডের জন্য দুটি অনুরণনের ফ্রিকোয়েন্সির নীচে 200 কিলোহার্টজ সুর করা, নো-লেজারঃ কোনও লেজার আলোকসজ্জা ছাড়াই অ্যান্টিহাইড্রোজেন পরমাণুগুলিকে সীমাবদ্ধ করা। দুটি নিয়ন্ত্রণ, অফ-রেজোন্যান্স এবং নো-লেজার, লেজার আলোকসজ্জা নিজেই ধ্বংসের কারণ হচ্ছে না তা নিশ্চিত করার জন্য প্রয়োজন ছিল, সম্ভবত বন্দী পাত্রের পৃষ্ঠ থেকে স্বাভাবিক পরমাণুগুলিকে মুক্ত করে যা তখন অ্যান্টিহাইড্রোজেনের সাথে একত্রিত হতে পারে। দলটি তিনটি মামলার মধ্যে 11 রান পরিচালনা করে এবং অফ-অনুরণন এবং কোনও লেজার রানের মধ্যে কোনও উল্লেখযোগ্য পার্থক্য খুঁজে পায়নি, তবে অনুরণন চালানোর পরে সনাক্ত হওয়া ইভেন্টের সংখ্যায় 58 শতাংশ হ্রাস পেয়েছে। তারা দৌড়ের সময় ধ্বংসের ঘটনাগুলিও গণনা করতে সক্ষম হয়েছিল এবং অনুরণন দৌড়ের সময় একটি উচ্চতর স্তর খুঁজে পেয়েছিল, আবার অফ-অনুরণন এবং কোনও লেজার রানের মধ্যে কোনও উল্লেখযোগ্য পার্থক্য ছিল না। ফলাফলগুলি স্বাভাবিক হাইড্রোজেনের উপর ভিত্তি করে ভবিষ্যদ্বাণীগুলির সাথে ভাল একমত ছিল এবং "200 পিপিটি নির্ভুলতায় সিপিটি প্রতিসাম্যের পরীক্ষা হিসাবে ব্যাখ্যা করা যেতে পারে"। বৈশিষ্ট্য কণা পদার্থবিজ্ঞানের সিপিটি উপপাদ্য ভবিষ্যদ্বাণী করে যে অ্যান্টিহাইড্রোজেন পরমাণুর নিয়মিত হাইড্রোজেনের মতো অনেক বৈশিষ্ট্য রয়েছে। একই ভর, চৌম্বকীয় মুহূর্ত এবং পারমাণবিক অবস্থা রূপান্তর ফ্রিকোয়েন্সি (পারমাণবিক বর্ণালী দেখুন)। উদাহরণস্বরূপ, উত্তেজিত অ্যান্টিহাইড্রোজেন পরমাণুগুলি নিয়মিত হাইড্রোজেনের মতো একই রঙে জ্বলবে বলে আশা করা হচ্ছে। অ্যান্টিহাইড্রোজেন পরমাণুগুলিকে সাধারণ হাইড্রোজেন পরমাণুগুলির মতো একই মাত্রার বলের সাথে অন্যান্য পদার্থ বা অ্যান্টিম্যাটার মহাকর্ষীয়ভাবে আকৃষ্ট করা উচিত। এটি সত্য হবে না যদি অ্যান্টিম্যাটারের ঋণাত্মক মহাকর্ষীয় ভর থাকে, যা অত্যন্ত অসম্ভাব্য বলে মনে করা হয়, যদিও এখনও পরীক্ষামূলকভাবে অপ্রমাণিত নয় (অ্যান্টিম্যাটারের মহাকর্ষীয় মিথস্ক্রিয়া দেখুন)। পদার্থ এবং অ্যান্টিম্যাটারের মধ্যে ঋণাত্মক ভর এবং বিকর্ষণ মাধ্যাকর্ষণের (অ্যান্টিগ্র্যাভিটি) জন্য সাম্প্রতিক তাত্ত্বিক কাঠামো তৈরি করা হয়েছে এবং তত্ত্বটি সিপিটি উপপাদ্যের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। যখন অ্যান্টিহাইড্রোজেন সাধারণ পদার্থের সংস্পর্শে আসে, তখন এর উপাদানগুলি দ্রুত ধ্বংস হয়ে যায়। পজিট্রন একটি ইলেক্ট্রন দিয়ে গামা রশ্মি তৈরি করে ধ্বংস হয়ে যায়। অন্যদিকে, অ্যান্টিপ্রোটন অ্যান্টিকুয়ার্ক দ্বারা গঠিত যা নিউট্রন বা প্রোটনের কোয়ার্কের সাথে একত্রিত হয়, যার ফলে উচ্চ-শক্তির পিয়োন তৈরি হয়, যা দ্রুত মিউওন, নিউট্রিনো, পজিট্রন এবং ইলেকট্রনে ক্ষয় হয়। যদি অ্যান্টিহাইড্রোজেন পরমাণুগুলি একটি নিখুঁত ভ্যাকুয়ামে স্থগিত করা হয়, তবে তাদের অনির্দিষ্টকালের জন্য বেঁচে থাকা উচিত। একটি অ্যান্টি-এলিমেন্ট হিসাবে, এটির হাইড্রোজেনের মতো ঠিক একই বৈশিষ্ট্য থাকবে বলে আশা করা হচ্ছে। উদাহরণস্বরূপ, অ্যান্টিহাইড্রোজেন আদর্শ অবস্থায় একটি গ্যাস হবে এবং অ্যান্টিঅক্সিজেনের সাথে মিলিত হয়ে অ্যান্টিওয়াটার গঠন করবে। প্রথম অ্যান্টিহাইড্রোজেন 1995 সালে সিইআরএন-এ ওয়াল্টার ওলার্টের নেতৃত্বে একটি দল চার্লস মুঙ্গার জুনিয়র, স্ট্যানলি ব্রডস্কি এবং ইভান শ্মিট অ্যান্ড্রেড দ্বারা প্রস্তাবিত একটি পদ্ধতি ব্যবহার করে তৈরি করা হয়েছিল। এলইএআর-এ, একটি অ্যাক্সিলারেটর থেকে অ্যান্টিপ্রোটনগুলি জিনন ক্লাস্টারে গুলি করা হয়েছিল, যা ইলেক্ট্রন-পজিট্রন জোড়া তৈরি করেছিল। অ্যান্টিপ্রোটনগুলি প্রায় সম্ভাব্যতা সহ পজিট্রনগুলি ধরতে পারে, তাই এই পদ্ধতিটি গণনা করা হিসাবে যথেষ্ট উৎপাদনের জন্য উপযুক্ত নয়। ফার্মিল্যাব কোয়ান্টাম তড়িৎগতিবিদ্যার ভবিষ্যদ্বাণীর সাথে একমত হয়ে কিছুটা ভিন্ন ক্রস সেকশন পরিমাপ করেছে। উভয়ই অত্যন্ত শক্তিশালী, বা গরম, অ্যান্টি-পরমাণুতে পরিণত হয়েছিল, যা বিস্তারিত অধ্যয়নের জন্য অনুপযুক্ত। পরবর্তীকালে, সিইআরএন মৌলিক প্রতিসাম্য পরীক্ষার জন্য কম-শক্তির অ্যান্টিহাইড্রোজেনের দিকে প্রচেষ্টাকে সমর্থন করার জন্য অ্যান্টিপ্রোটন ডিসেলারেটর (এডি) তৈরি করে। এডি বেশ কয়েকটি সিইআরএন গ্রুপ সরবরাহ করে। সিইআরএন আশা করে যে তাদের সুবিধাগুলি প্রতি মিনিটে 1 কোটি অ্যান্টিপ্রোটন উৎপাদন করতে সক্ষম হবে। সি. ই. আর. এন-এ এ. টি. আর. এ. পি এবং এ. টি. এইচ. ই. এন. এ সহযোগিতার দ্বারা নিম্ন-শক্তি অ্যান্টিহাইড্রোজেন পরীক্ষা, পেনিং ট্র্যাপগুলিতে পজিট্রন এবং অ্যান্টিপ্রোটনগুলিকে একত্রিত করে, যার ফলে প্রতি সেকেন্ডে 100 টি অ্যান্টিহাইড্রোজেন পরমাণুর সাধারণ হারে সংশ্লেষণ হয়। 2002 সালে এথেনা প্রথম অ্যান্টিহাইড্রোজেন তৈরি করে এবং তারপর এ. টি. আর. এ. পি এবং 2004 সালের মধ্যে লক্ষ লক্ষ অ্যান্টিহাইড্রোজেন পরমাণু তৈরি হয়। সংশ্লেষিত পরমাণুগুলির তুলনামূলকভাবে উচ্চ তাপমাত্রা (কয়েক হাজার কেলভিন) ছিল এবং ফলস্বরূপ পরীক্ষামূলক যন্ত্রের দেয়ালে আঘাত করে ধ্বংস হয়ে যেত। বেশিরভাগ নির্ভুল পরীক্ষার জন্য দীর্ঘ পর্যবেক্ষণ সময়ের প্রয়োজন হয়। অ্যাথেনা সহযোগিতার উত্তরসূরি আলফা অ্যান্টিহাইড্রোজেনকে স্থিরভাবে আটকে রাখার জন্য গঠিত হয়েছিল। বৈদ্যুতিকভাবে নিরপেক্ষ থাকাকালীন, এর ঘূর্ণন চৌম্বক মুহুর্তগুলি একটি অসম চৌম্বক ক্ষেত্রের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে; কিছু পরমাণু আয়না এবং বহু-মেরু ক্ষেত্রের সংমিশ্রণ দ্বারা তৈরি একটি চৌম্বক ন্যূনতমের প্রতি আকৃষ্ট হবে। 2010 সালের নভেম্বরে, এ. এল. পি. এইচ. এ সহযোগিতা ঘোষণা করে যে তারা এক সেকেন্ডের ষষ্ঠাংশের জন্য 38টি অ্যান্টিহাইড্রোজেন পরমাণু আটকে রেখেছে, যা নিরপেক্ষ অ্যান্টিম্যাটারের প্রথম কারাবাস। 2011 সালের জুন মাসে, তারা 309টি অ্যান্টিহাইড্রোজেন পরমাণু আটকে রাখে, একই সময়ে 3টি পর্যন্ত, 1,000 সেকেন্ডের জন্য। এরপর তারা এর হাইপারফাইন কাঠামো, মাধ্যাকর্ষণ প্রভাব এবং চার্জ অধ্যয়ন করেন। এ. টি. আর. এ. পি, এ. ই. জি. আই. এস এবং জি. বি. এ. আর পরীক্ষার পাশাপাশি এ. এল. পি. এইচ. এ পরিমাপ অব্যাহত রাখবে। বৃহত্তর অ্যান্টিম্যাটার পরমাণু যেমন অ্যান্টিডুটেরিয়াম (), অ্যান্টিট্রিটিয়াম () এবং অ্যান্টিলিয়াম () তৈরি করা অনেক বেশি কঠিন। অ্যান্টিডুটেরিয়াম, অ্যান্টিহিলিয়াম-3 () এবং অ্যান্টিহিলিয়াম-4 () নিউক্লিয়াস এত উচ্চ বেগ নিয়ে তৈরি হয়েছে যে তাদের সংশ্লিষ্ট পরমাণুর সংশ্লেষণ বেশ কয়েকটি প্রযুক্তিগত বাধা সৃষ্টি করে। আরও দেখুন অ্যান্টিম্যাটার রেফারেন্সের মহাকর্ষীয় মিথস্ক্রিয়া বাহ্যিক লিঙ্ক অ্যান্টিম্যাটার হাইড্রোজেন পদার্থবিজ্ঞান গ্যাস