Kaliforniya Texnologiya İnstitutu tərəfindən

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Andrew Zinin

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Radiumun armud formalı nüvəsi var və bu, onun yeni hissəciklərə və qüvvələrə qarşı həssaslığını artırır. Aşağıdakı mis kamera, Hutzler laboratoriyası tərəfindən radium tərkibli molekullar yaratmaq üçün istifadə edilən kriogen hüceyrənin sadələşdirilmiş versiyasını təsvir edir. Mənbə: Ella Maru Studio

Tədqiqatçılar ilk dəfə olaraq radioaktiv element radium ehtiva edən soyudulmuş molekullar yaratmaq üçün bir yol hazırlayıblar. Nəticədə əldə edilən laboratoriya qarışıqları, qismən konfet hazırlamaq üçün istifadə edilən addımlara bənzər addımlar vasitəsilə yaradılıb və tədqiqatçılara kainatımızın ən böyük sirlərindən birini həll etməyə kömək edəcək: Erkən kainatdakı maddə antimaddə analoqu üzərində necə dominantlıq etməyə başladı?

Kainatın əvvəllərində maddə və antimaddə bərabər nisbətdə yaradılmışdır. Məsələn, mənfi elektronun müsbət yüklü pozitron adlanan antimaddə əkizləri var. Elektron və pozitron enerjidən mükəmməl cütlüklərdə yaradıla bilər, lakin ikisi qarşılaşdıqda bir-birini yenidən təmiz enerjiyə çevirirlər. Bütün antimaddəyə nə baş verdiyi fizikanın ən böyük sirrlərindən biri olaraq qalır. Kainatımızın yaradılması zamanı maddənin niyə üstünlük təşkil etdiyini izah etmək üçün maddə və antimaddə arasında bir növ fərq və ya asimmetriya mövcud olmalıdır.

Bir neçə il əvvəl, Caltech-də fizika professoru Nik Hutzlerin rəhbərlik etdiyi tədqiqatçılar bu sirri öyrənmək üçün zond kimi radium molekullarını araşdırmağa başladılar. Onların məqsədi lazerlərdən istifadə edərək maddə/antimateriya sirrinin arxasındakı yeni hissəcikləri və qüvvələri göstərəcək radium molekullarında incə dəyişiklikləri axtarmaqdır. Radium bu təcrübələr üçün idealdır, çünki onun nüvəsi armud formasındadır.

Hutzler deyir ki, “Armud formalı nüvələr asimmetrikdir və maddə və antimaddədəki asimmetriyanı izah etmək üçün axtardığımız potensial siqnalları kəskin şəkildə gücləndirir. Əksər nüvələr portağal və ya qarpız formasındadır. Radium istədiyimiz nadir armud formasına malikdir, nüvə fizikləri tərəfindən geniş şəkildə öyrənilib və lazer əsaslı kvant dəqiqliyi ölçmələri üçün ideal molekullar istehsal edir.”

Problem ondadır ki, 1898-ci ildə Mari Küri tərəfindən kəşf edilən radium radioaktiv, yüksək reaktivliyə malik və yalnız çox az miqdarda mövcud olan elementdir və bununla işləməyi olduqca çətinləşdirir.

“Science” jurnalında dərc olunan yeni tədqiqat, radium molekullarının masaüstü təcrübələrdə lazerlərlə dəqiq şəkildə uğurla hazırlanması və öyrənilməsinin ilk dəfə olduğunu göstərir. Bu tip təcrübələr üçün tələblərdən biri molekulların şaxtalı temperatura qədər soyudulmasıdır, buna görə də bu, radium molekullarının soyuq vəziyyətdə hazırlanmasının ilk dəfəsidir. Üstəlik, yeni metod fizika təcrübələri üçün oxşar soyudulmuş molekullar yaratmaq üçün radiumdan başqa atomlara da tətbiq oluna bilər.

“Laboratoriyada masaüstü kvant təcrübələri üçün hazır olan bir radium parçasından soyuq molekullara necə keçmək olar?” Hutzler deyir. “Nəhayət, radiumla işləmək, molekulları yaratmaq, onları aşkar etmək və xüsusiyyətlərini ölçmək üçün bir protokol hazırlamaq üçün illərlə sınaq və səhv yolumuz lazım oldu.”

Bu, məsələnin dominant olduğu bir dünyadır

Antimaddə kainatımızda yalnız çox az və keçici miqdarda mövcuddur. 1932-ci ildə Kaliforniya Texnologiya İnstitutundan Karl Anderson (BS ’27, Ph.D. ’30) elektronun antimaddə əkizini, yəni pozitronu kəşf edərək antimaddənin mövcud olduğunu sübut etdi. Lakin fiziklər antimaddənin kainatımızda mövcud olduğunu bilsələr də, onun niyə əsasən yoxa çıxdığını anlamırlar.

Bəzi tədqiqatçı qrupları ipuçlarını axtarmaq üçün böyük hissəcik sürətləndiricilərindən istifadə edirlər. Hutzler və onun komandası kiçik masaüstü təcrübələrindən istifadə edən az sayda tədqiqatçı arasındadır. Onlar yeni hissəcikləri və simmetriya qaydalarını pozan qüvvələri axtarmaq üçün molekullardan kvant sensorları kimi istifadə edirlər. Hutzler deyir ki, “Molekullar axtardığımız xüsusiyyətləri gücləndirmək üçün antenalar kimi hərəkət edirlər”. Bu təcrübələr molekulların kvant səviyyəsinə qədər öyrənilməsini tələb etdiyindən, onlar kvant dəqiqliyi ölçməsi adlanan böyüyən bir sahəyə aiddir.

Cons Hopkins Universiteti və Miçiqan Dövlət Universitetinin tədqiqatçılarından ibarət komanda laboratoriyada mikroskopik miqdarda radiumla işləməyin müxtəlif üsullarını sınaqdan keçirib. Radium radioaktiv və təhlükəli olduğundan, onu yalnız çox az miqdarda təhlükəsiz şəkildə idarə etmək olar.

Radium da yüksək reaktivliyə malikdir, ona görə də onunla işləməyin ilk addımı onu sabit saxlamaq və ətrafa daşımaq üçün bir yol tapmaq idi. “Biz onu idarə edə biləcəyimiz bir şeyə yerləşdirmək, əsasən qalın, özlü bir mayeyə qoymaq istədik.”

Ən yaxşı şirniyyat konfet hazırlamağa bənzər bir prosesdən əldə edildiyi ortaya çıxdı. Radium suya və şəkərə əlavə edildi və su buxarlanaraq şirniyyat yaradıldı. Lakin Hutzlerin dediyi kimi, çoxlu “qabarcıqlanma, yanma və karamelləşmə” proseslərini əhatə edən bu proses, əsl şəkər istifadə edildikdə təkrarlamaq çətin idi və çətin idi. Sonda komanda şəkərsiz tatlandırıcı ksilitolun ən yaxşı işlədiyini müəyyən etdi.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Yağ hazır olduqdan sonra komanda onu qızıl folqa üzərinə əlavə etdi və laboratoriyada mini soyuducu ölçülü aparata quraşdırdı. Onlar kameranı helium qazı istifadə edərək -268°C-yə qədər soyutdular. Radiumun hədəf molekulları ilə reaksiyaya girməsi üçün radium atomlarını kimyəvi cəhətdən reaktiv vəziyyətə gətirmək üçün onları işə saldılar. Nəhayət, qrup yeni hazırlanmış molekulları təhlil etmək və öyrənmək üçün başqa bir lazer dəstindən istifadə edə biləcəklərini göstərdi.

Hutzler deyir ki, “Əhəmiyyətli olan odur ki, molekullar artıq kvant dəqiqliyi ölçmələrində istifadəyə hazırdır”.

Tezliklə Physical Review X jurnalında dərc olunacaq başqa bir məqalədə Hutzler və həmkarları ytterbium elementini ehtiva edən ağır molekullarla işləmək üçün bir protokol hazırladılar. “Mühəndislik molekulyar saatları” adlandırılan bu protokol, molekullar hazırlandıqdan və istifadəyə hazır olduqdan sonra bu masaüstü təcrübələrində yeni hissəciklərin və qüvvələrin əlamətlərini axtarmaq üçün Hutzler laboratoriyası tərəfindən hazırlanmış bir ölçmə yanaşmasıdır.

Adətən, bu tip ölçmələr xarici səs-küy mənbələrinə və molekulların kvant dalğa funksiyasını məhv edən dekoherens adlanan bir fenomenə çox həssasdır. Yeni tədqiqatda tədqiqatçılar molekulları bu təsirlərə daha az həssas edən və beləliklə, yeni fizikanı kəşf etmək üçün daha yaxşı zondlar yaradan bir yanaşma hazırladılar.

Mühəndislik saat təcrübəsi hazırda itterbium nüvəsində yeni hissəciklərin və qüvvələrin imzalarını axtarmaq üçün istifadə olunur və nəticədə radium nüvəsini də öyrənmək üçün istifadə ediləcək.

Hutzler deyir ki, “Məqsədimiz bu çox mürəkkəb molekullardan ən yaxşı kvant alətləri yaratmaqdır. Biz dəqiq kvant nəzarəti üçün molekullar hazırlayırıq.”

Nəşr detalları

Chandler J. Conn və b., Soyuq radioaktiv molekulların istehsalı və spektroskopiyası, Science (2026). DOI: 10.1126/science.aea9413 . www.science.org/doi/10.1126/science.aea9413

Jurnal məlumatları: Fiziki İcmal X , Elm  

Əsas anlayışlar

Xarici sahələrdə atom və molekulyar proseslərAtom və molekulyar quruluşSoyuq atomlar və maddə dalğalarıNüvə quruluşu və parçalanmalarıOptika və lazerlərHissəcik fenomeniAtom sistemləriSoyutma və tələ qurma

Kaliforniya Texnologiya İnstitutu tərəfindən təmin edilir