اینٹی پروٹون ٹرانسپورٹیشن میں پیشرفت  

بگ بینگ نے مساوی مقدار میں مادّے اور اینٹی میٹر پیدا کیے جنہیں ایک دوسرے کو فنا کر دینا چاہیے تھا جو ایک خالی کائنات کو چھوڑ کر رہ گیا تھا۔ تاہم، مادہ زندہ رہا اور کائنات پر حاوی ہے جبکہ اینٹی میٹر غائب ہو گیا۔ یہ خیال کیا جاتا ہے کہ ذرات اور متعلقہ اینٹی پارٹیکلز کے درمیان بنیادی خصوصیات میں کچھ نامعلوم فرق اس کے لیے ذمہ دار ہو سکتا ہے۔ اینٹی پروٹون کی بنیادی خصوصیات کی اعلیٰ درستگی کی پیمائش میں مادّہ-اینٹی میٹر کی مطابقت کی تفہیم کو بہتر بنانے کی صلاحیت ہے۔ اسے اینٹی پروٹون کی فراہمی کی ضرورت ہوتی ہے۔ فی الحال، CERN کا Antiproton Decelerator (AD) واحد سہولت ہے جہاں اینٹی پروٹون تیار اور ذخیرہ کیے جاتے ہیں۔ ایکسلریٹروں کے ذریعہ پیدا ہونے والے مقناطیسی میدان کے اتار چڑھاو کی وجہ سے AD کے قریب اینٹی پروٹون کے اعلی درستگی سے متعلق مطالعہ کرنا ممکن نہیں ہے۔ لہذا، اس سہولت سے دیگر لیبارٹریوں میں اینٹی پروٹون کی منتقلی ایک لازمی امر ہے۔ فی الحال ایسا کرنے کے لیے کوئی مناسب ٹیکنالوجی نہیں ہے۔ BASE-STEP اس سمت میں ایک قدم آگے ہے۔ یہ ایک نسبتاً کمپیکٹ ڈیوائس ہے جسے اینٹی پروٹونز کو CERN سہولت سے دیگر مقامات پر لیبارٹریوں تک ذخیرہ کرنے اور منتقل کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے تاکہ اینٹی میٹر کے اعلیٰ درستگی کے مطالعہ کے لیے۔ 24 اکتوبر 2024 کو، BASE-STEP نے ایک کامیاب ٹیکنالوجی کا مظاہرہ کیا جس میں پھنسے ہوئے پروٹونوں کو اینٹی پروٹون کے لیے اسٹینڈ ان کے طور پر استعمال کیا گیا۔ اس نے 70 پروٹون کے بادل کو مقامی طور پر ایک ٹرک میں منتقل کیا۔ یہ دوبارہ قابل استعمال جال میں ڈھیلے ذرات کی نقل و حمل کی پہلی مثال تھی اور دوسری لیبارٹریوں میں تجربات کے لیے اینٹی پروٹون ڈیلیوری سروس کی تخلیق کی طرف ایک اہم قدم تھا۔ طریقہ کار میں کچھ اصلاحات کے ساتھ، اینٹی پروٹون کو 2025 میں منتقل کرنے کا منصوبہ ہے۔  

شروع میں، بگ بینگ نے مادّہ اور اینٹی میٹر کی برابر مقدار پیدا کی۔ دونوں خصوصیات میں یکساں ہیں، صرف یہ کہ ان کے مخالف چارجز ہیں، اور ان کے مقناطیسی لمحات الٹ ہیں۔  

مادہ اور مادّہ کو ایک خالی کائنات چھوڑ کر جلدی سے فنا ہو جانا چاہیے تھا لیکن ایسا نہیں ہوا۔ کائنات اب مکمل طور پر مادے پر حاوی ہے جبکہ اینٹی میٹر غائب ہو گیا ہے۔ یہ خیال کیا جاتا ہے کہ بنیادی ذرات اور ان کے متعلقہ اینٹی پارٹیکلز کے درمیان کچھ نامعلوم فرق ہے جس کی وجہ سے مادے کی بقا ہو سکتی ہے جبکہ اینٹی میٹر کو ختم کر دیا گیا تھا جس کی وجہ سے مادّہ-اینٹی میٹر کی مطابقت ہوتی ہے۔  

سی پی ٹی (چارج، برابری، اور وقت کی تبدیلی) کی توازن کے مطابق، جو کہ پارٹیکل فزکس کے معیاری ماڈل کا حصہ ہے، ذرات کی بنیادی خصوصیات ان کے متعلقہ اینٹی پارٹیکلز کے برابر اور جزوی طور پر مخالف ہونی چاہئیں۔ ذرات کی بنیادی خصوصیات (جیسے ماسز، چارجز، لائف ٹائم یا مقناطیسی لمحات) اور ان سے متعلقہ اینٹی پارٹیکلز میں فرق کی اعلیٰ درستگی کی تجرباتی پیمائشیں مادے کی اینٹی میٹری کی مطابقت کو سمجھنے میں مددگار ثابت ہو سکتی ہیں۔ یہ CERN کے Baryon Antibaryon Symmetry Experiment (BASE) کا سیاق و سباق ہے۔

BASE تجربہ کو جزو فی بلین کی ترتیب میں جزوی درستگی کے ساتھ اینٹی پروٹون کی خصوصیات (جیسے اندرونی مقناطیسی لمحے) کی اعلی درستگی کی پیمائش کر کے پروٹون اینٹی پروٹون سمیٹری کی تحقیقات کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ اگلا مرحلہ ان پیمائشوں کا پروٹون کے لیے متعلقہ اقدار کے ساتھ موازنہ ہے۔ اندرونی مقناطیسی لمحے کے لیے، پورا عمل لارمر فریکوئنسی اور سائکلوٹرون فریکوئنسی کی پیمائش پر مبنی ہے۔     

فی الحال، CERN کا Antiproton Decelerator (AD) واحد سہولت ہے جہاں اینٹی پروٹون کو معمول کے مطابق تیار اور ذخیرہ کیا جاتا ہے۔ ان اینٹی پروٹونز کا یہاں CERN کی سہولت پر مطالعہ کرنے کی ضرورت ہے تاہم سائٹ پر ایکسلریٹر کے ذریعے پیدا ہونے والے مقناطیسی میدان کے اتار چڑھاو اینٹی پروٹون خصوصیات کی پیمائش کی درستگی کو محدود کرتے ہیں۔ لہذا، AD میں پیدا ہونے والے اینٹی پروٹون کو دیگر مقامات پر لیبارٹریوں تک پہنچانا ضروری ہے۔ لیکن اینٹی میٹر سے نمٹنا آسان نہیں ہے کیونکہ وہ مادے کے ساتھ رابطے میں آنے پر جلد فنا ہو جاتے ہیں۔ فی الحال، محققین کے لیے اعلیٰ صحت سے متعلق مطالعہ کرنے کے لیے اینٹی پروٹون کو دیگر مقامات پر لیبارٹریوں تک پہنچانے کے لیے کوئی مناسب ٹیکنالوجی نہیں ہے۔ BASE-STEP (پورٹ ایبل اینٹی پروٹون کے تجربات میں ہم آہنگی ٹیسٹ) اس سمت میں ایک قدم آگے ہے۔  

BASE-STEP ایک نسبتاً کمپیکٹ ڈیوائس ہے جو اینٹی پروٹونز کو CERN سہولت سے دیگر مقامات کی لیبارٹریوں تک ذخیرہ کرنے اور نقل و حمل کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے تاکہ اینٹی میٹر کے اعلیٰ درستگی کے مطالعہ کے لیے۔ یہ BASE کا ایک ذیلی پروجیکٹ ہے، جس کا وزن تقریباً ایک ٹن ہے اور یہ BSE کے اصل تجربے سے تقریباً پانچ گنا چھوٹا ہے۔  

24 اکتوبر 2024 کو، BASE-STEP نے ایک کامیاب ٹیکنالوجی کا مظاہرہ کیا جس میں پھنسے ہوئے پروٹونوں کو اینٹی پروٹون کے لیے اسٹینڈ ان کے طور پر استعمال کیا گیا۔ اس نے 70 پروٹون کے بادل کو مقامی طور پر ایک ٹرک میں منتقل کیا۔ یہ دوبارہ قابل استعمال جال میں ڈھیلے ذرات کی نقل و حمل کی پہلی مثال تھی اور دوسری لیبارٹریوں میں تجربات کے لیے اینٹی پروٹون ڈیلیوری سروس کی تخلیق کی طرف ایک اہم قدم تھا۔ طریقہ کار میں کچھ بہتری کے ساتھ، 2025 میں اینٹی پروٹون کی نقل و حمل کا منصوبہ بنایا گیا ہے۔  

PUMA (اینٹی پروٹون غیر مستحکم مادے کا خاتمہ) اسی نوعیت کا ایک اور تجربہ ہے لیکن جس کا مقصد مختلف ہے۔ BASE-STEP کی طرح، PUMA میں اینٹی پروٹونز کو CERN کے Antiproton Decelerator (AD) ہال سے اس کی ISLDE سہولت تک منتقل کرنے کے لیے ایک نقل و حمل کے جال کی تیاری بھی شامل ہے تاکہ غیر ملکی جوہری طبیعیات کے مظاہر کے مطالعہ میں استعمال کیا جا سکے۔  

*** 

حوالہ جات:  

1. CERN خبریں - BASE تجربہ پورٹیبل اینٹی میٹر کی طرف ایک بڑا قدم اٹھاتا ہے۔ 25 اکتوبر 2024 کو پوسٹ کیا گیا۔ پر دستیاب ہے۔ https://home.cern/news/news/experiments/base-experiment-takes-big-step-towards-portable-antimatter  

2. CERN BASE-STEP کی تکنیکی ڈیزائن رپورٹ۔  https://cds.cern.ch/record/2756508/files/SPSC-TDR-007.pdf 

3. Smorra C., et al 2023. BASE-STEP: بنیادی تعامل کے مطالعے کے لیے نقل و حمل کے قابل اینٹی پروٹون ذخائر۔ Rev. Sci. ساز۔ 94، 113201۔ 16 نومبر 2023۔ DOI: https://doi.org/10.1063/5.0155492 

4. Aumann, T., Bartmann, W., Boine-Frankenheim, O. et al. PUMA، antiProton غیر مستحکم مادہ فنا. یور طبیعیات J. A 58, 88 (2022)۔ DOI: https://doi.org/10.1140/epja/s10050-022-00713-x 

*** 

متعلقہ مضامین 

• کیوں 'میٹر' کائنات پر حاوی ہے اور 'اینٹی میٹر' کیوں نہیں؟ کائنات کیوں موجود ہے کی تلاش میں (18 اپریل 2020) 

• نیوٹرینو آسکیلیشن تجربات کے ساتھ کائنات کے مادّے-مخالف مادّے کی اسمیت کے اسرار سے پردہ اٹھانا (1 مئی 2020)  

• "بہت ابتدائی کائنات" کے مطالعہ کے لیے ذرہ ٹکرانے والے: Muon collider کا مظاہرہ (31 اکتوبر 2024)  

***