रेडियोधर्मी रेडियम अणु: ब्रह्मांड के एंटीमैटर रहस्य को सुलझाने की कुंजी

रेडियम पदार्थ-एंटीमैटर प्रश्न के लिए क्यों मूल्यवान है?

रेडियम का नाभिक नाशपाती के आकार (ऑक्टुपोल-विकृत) का होता है । अधिकांश परमाणु नाभिक गोलाकार या थोड़े लम्बे होते हैं (संतरे या तरबूज की तरह), लेकिन नाशपाती के आकार के नाभिक असममित होते हैं। यह विकृति सममिति-उल्लंघन प्रभावों के प्रति संवेदनशीलता को नाटकीय रूप से बढ़ा देती है - गोलाकार नाभिकों की तुलना में लगभग 1,000 गुना अधिक - जो यह समझा सकती है कि प्रारंभिक ब्रह्मांड में पदार्थ ने एंटीमैटर पर प्रभुत्व क्यों किया । परमाणुओं पर आणविक संवेदनशीलता वृद्धि (एक और ~1,000×) के साथ मिलकर, रेडियम अणु मानक मॉडल से परे भौतिकी की जांच के लिए अत्यंत शक्तिशाली जांच उपकरण बन जाते हैं ।

शोधकर्ताओं ने हैंडलिंग की चुनौतियों को कैसे पार किया?

रेडियम अत्यधिक रेडियोधर्मी, अत्यधिक प्रतिक्रियाशील है, और केवल बहुत कम मात्रा में उपलब्ध है (लगभग 1 मिलीग्राम ²²⁶Ra नाइट्रेट नमक से शुरू, जो लगभग 1 mCi गतिविधि है) । टीम ने एक बहु-चरणीय समाधान विकसित किया:

• नवीन लक्ष्य उत्पादन: उन्होंने रेडियम नमक को घोला, सूक्ष्मग्राम मात्रा में गोल्ड फॉइल पर ड्रॉप-कास्ट किया, और उन्हें तांबे की कोशिका के अंदर ठोस अभिकर्मक लक्ष्यों (जैसे, RaOH के लिए कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड) के साथ जोड़ा ।
• क्रायोजेनिक बफर गैस में लेज़र एब्लेशन: एक स्पंदित लेज़र ने अभिकर्मकों को वाष्पीकृत किया, और परिणामी मूलकों ने हीलियम बफर गैस द्वारा ~4 K पर रखी कोशिका के अंदर गैस चरण में प्रतिक्रिया की । ठंडी बफर गैस ने तुरंत अणुओं को तापीय संतुलन में ला दिया।
• प्रकाशिक रूप से संचालित रसायन विज्ञान: RaOH के लिए, अभिक्रिया Ra + H₂O → RaOH + H लेज़र एब्लेशन द्वारा संचालित की गई; अणुओं का पता अत्यंत कम पृष्ठभूमि के साथ लेज़र-प्रेरित प्रतिदीप्ति के माध्यम से लगाया गया ।
• सुरक्षा और रोकथाम: पूरा टेबलटॉप उपकरण कॉम्पैक्ट (1 मीटर से कम ऊँचा) और सीलबंद है, जो रेडियोधर्मिता को रोकता है जबकि स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए लेज़रों की पहुँच की अनुमति देता है ।

प्रक्रिया की तुलना कैंडी बनाने से की गई: लक्ष्य प्लेट लॉलीपॉप स्टिक की तरह काम करती है, रेडियम नमक चीनी की तरह, और ठंडी बफर गैस उस शीतलन चरण की तरह है जो अंतिम उत्पाद को ठोस बनाती है ।

अगले प्रयोगात्मक कदम

• लेज़र कूलिंग और ऑप्टिकल ट्रैपिंग: मापे गए आणविक स्पेक्ट्रा से पता चलता है कि RaOH और RaF में लेज़र कूलिंग के अनुकूल इलेक्ट्रॉनिक संरचनाएँ हैं, जो अल्ट्राकोल्ड, ट्रैप्ड नमूने तैयार करने के अगले चरण को सक्षम बनाती हैं ।
• क्वांटम सटीकता माप: ठंडे, ट्रैप्ड रेडियम अणुओं के साथ, शोधकर्ता विद्युत द्विध्रुवीय क्षण (EDMs) और परमाणु शिफ्ट क्षण की उच्च-सटीकता खोज करेंगे - नए कणों और बलों के संकेत जो पदार्थ-एंटीमैटर विषमता की व्याख्या करेंगे ।
• आणविक घड़ी प्रोटोकॉल: भारी यटरबियम अणुओं के साथ 'इंजीनियर्ड मॉलिक्यूलर क्लॉक्स' का उपयोग करने वाला एक पूरक दृष्टिकोण डिकोहरेंस और शोर को दबाने, संवेदनशीलता को और बढ़ाने का लक्ष्य रखता है ।
• अन्य विदेशी नाभिकों का विस्तार: यह विधि अन्य दुर्लभ, ऑक्टुपोल-विकृत नाभिकों (जैसे, रेडॉन, प्रोटैक्टीनियम) के लिए सामान्यीकरण योग्य है, जो आणविक क्वांटम सेंसिंग का एक व्यापक कार्यक्रम खोलती है ।