भौतिकविदों के अंतर्राष्ट्रीय सहयोग से पहला सफल लेजर कूल्ड पॉज़िट्रोनियम प्राप्त हुआ, जो क्वांटम अध्ययन के लिए महत्वपूर्ण एक अल्पकालिक परमाणु है

शोधकर्ताओं के एक अंतरराष्ट्रीय सहयोग ने पहली बार पॉज़िट्रोनियम के लेजर कूलिंग का सफलतापूर्वक प्रदर्शन किया है, जो एक अल्पकालिक हाइड्रोजन जैसा परमाणु है। यह बाउंड-स्टेट क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स के लिए एक आदर्श परीक्षण क्षेत्र उपलब्ध कराता है।

एंटीहाइड्रोजन प्रयोग: ग्रेविटी, इंटरफेरोमेट्री, स्पेक्ट्रोस्कोपी (एईजीआईएस) सहयोग ने इस सफलता को प्राप्त करने के लिए यूरोपीय परमाणु अनुसंधान संगठन (सीईआरएन) में कई महत्वपूर्ण प्रयोग किए गए हैं।

ये परिणाम उन्नत अध्ययन करने का मार्ग प्रशस्त कर सकते हैं जिससे भौतिक प्रकृति की बेहतर समझ को बढ़ावा मिल सकता है, जिसमें प्रकाश और आवेशित पदार्थ के बीच परस्पर क्रिया के माध्यम से पदार्थ और एंटी-पदार्थ शामिल हैं।

पॉज़िट्रोनियम एक मौलिक परमाणु है जिसमें एक इलेक्ट्रॉन ( ई -) और एक पॉज़िट्रॉन ( ई +) शामिल है। इलेक्ट्रॉन और पॉज़िट्रॉन लेप्टान हैं, और वे विद्युत चुम्बकीय और कमजोर बलों के माध्यम से परस्पर क्रिया करते हैं। एक सामान्य परमाणु बेरिऑन और लेप्टान के मिश्रण से बना होता है। चूँकि पॉज़िट्रोनियम केवल इलेक्ट्रॉनों और पॉज़िट्रॉन से बना होता है और इसमें कोई सामान्य परमाणु पदार्थ नहीं होता है, इसलिए इसे विशुद्ध रूप से लेप्टोनिक परमाणु होने का अनूठा गौरव प्राप्त है।

भारत सरकार के विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग (डीएसटी) के एक स्वायत्त संस्थान, रमन रिसर्च इंस्टीट्यूट (आरआरआई) में लाइट एंड मैटर ग्रुप के प्रोफेसर सादिक रंगवाला, एईजीआईएस सहयोग का हिस्सा हैं जिसमें 19 यूरोपीय समूहों के भौतिक विज्ञानी शामिल हैं और एक भारतीय समूह शामिल है।

प्रोफेसर रंगवाला सीईआरएन त्वरक में लेजर सेटअप में तैनात लेजर बीम एलाइंमेंट के लिए निदान के डिजाइन सहित विभिन्न क्षेत्रों में महत्वपूर्ण योगदान के साथ एईजीआईएस सहयोग में भारतीय योगदान का नेतृत्व कर रहे हैं।

भले ही यह क्षेत्र 1980 के दशक के उत्तरार्ध से सक्रिय अनुसंधान के अधीन रहा है, कई तकनीकी नवाचारों और अत्याधुनिक लेजर के निर्माण ने अंततः पॉज़िट्रोनियम के लेजर कूलिंग की सुविधा प्रदान की है।

पिछले कई वर्षों में, एईजीआईएस टीम ने सीईआरएन के त्वरक हॉल में विविध प्रयोगात्मक कार्य किए हैं। यहां भौतिकविदों को लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए कई तकनीकी और इंजीनियरिंग समाधान प्रस्तुत करने पड़े हैं।

लेजर डायग्नोस्टिक्स को डिजाइन करने की चुनौती के बारे में प्रोफेसर रंगवाला ने कहा कि लेजर या तो इंफ्रावे या अवरक्त आवृत्ति बैंड में गहरे थे, इस प्रकार समग्र लेजर एलाइंमेंट डिजाइन एक बहुत ही चुनौतीपूर्ण कार्य बन गया था।

फिजिकल रिव्यू लेटर्स में अभी हाल ही में प्रकाशित शोध पत्र में, एईजीआईएस टीम ने 70-नैनोसेकंड स्पंदित अलेक्जेंड्राइट आधारित लेजर प्रणाली का उपयोग करके ~ 380 केल्विन (106.85 डिग्री सेल्सियस) से ~ 170 केल्विन (माइनस 103.15 डिग्री सेल्सियस) तक तापमान प्राप्त करके पॉज़िट्रोनियम परमाणुओं की लेजर शीतलन का वर्णन किया गया है।

यह प्रयोग एक बहुत अच्छी तरह से नियंत्रित प्रयोगशाला की सीमा के बजाय एक त्वरक बीम हॉल की बहुत ही चुनौतीपूर्ण परिस्थितियों में किया गया था। इस प्रयोग के हर भाग में – चाहे वह इनपुट बीम हो, लेजर, लेजर एलाइंमेंट, समय और नियंत्रण प्रणाली, पता लगाने की तकनीक आदि हो, विज्ञान को वास्तविकता बनाने के लिए तकनीकी नवाचारों की आवश्यकता थी। यह बात प्रोफेसर रंगवाला ने कही जो पॉज़िट्रोनियम लेजर कूलिंग वाया द आई 3 एस-2 3 पी ट्रांज़िशन विद ए ब्रॉडबैंड लेजर पल्स नामक शोध पत्र के एक सह लेखक हैं।

लेजर कूलिंग एंटी-एटम और उनकी स्पेक्ट्रोस्कोपिक तुलना क्वांटम इलेक्ट्रो डायनेमिक्स (क्यूईडी) के लिए एक महत्वपूर्ण और प्रमुख परीक्षण है।

उन्होंने बताया कि यह शोध अब इस अनूठी प्रणाली के बोस आइंस्टीन कंडेनसेट्स जैसे विदेशी कई कण प्रणालियों के निर्माण के द्वार खोलता है। यह एईजीआईएस प्रयोग में एंटी-हाइड्रोजन के निर्माण के लिए एक महत्वपूर्ण अग्रदूत प्रयोग है, जिसका तुल्यता सिद्धांत का परीक्षण करने का एक दीर्घकालिक लक्ष्य है।

एईजीआईएस सहयोग सीईआरएन, इस्टिटुटो नाज़ियोनेल डि फिसिका न्यूक्लियर (मिलानो, पाविया और ट्रेंटो इंस्टीट्यूट फॉर फंडामेंटल फिजिक्स एंड एप्लीकेशन की इकाइयां), ओस्लो विश्वविद्यालय, लिवरपूल विश्वविद्यालय, वारसॉ प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय, के कई शोध समूहों से बना है। जिसमें ट्रेंटो विश्वविद्यालय, क्राको के जगियेलोनियन विश्वविद्यालय, बैंगलोर के रमन अनुसंधान संस्थान, इंसब्रुक विश्वविद्यालय, मिलान के विश्वविद्यालय और पोलिटेक्निको, ब्रेशिया विश्वविद्यालय, टोरुन के निकोलस कोपरनिकस विश्वविद्यालय, लातविया विश्वविद्यालय, पोलिश विज्ञान अकादमी का भौतिक संस्थान और पराग्वे के चेक तकनीकी विश्वविद्यालय का भौतिकी विभाग शामिल है।