វឌ្ឍនភាពក្នុងការដឹកជញ្ជូន Antiproton  

Big Bang បានផលិតបរិមាណស្មើគ្នានៃរូបធាតុ និងអង្គធាតុរាវ ដែលគួរតែបំផ្លាញគ្នាទៅវិញទៅមក ដោយបន្សល់ទុកនូវចក្រវាឡទទេមួយ។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ រូបធាតុបានរស់រានមានជីវិត និងគ្របដណ្ដប់លើសកលលោក ខណៈដែលវត្ថុធាតុរលាយបាត់។ វាត្រូវបានគេគិតថាភាពខុសគ្នាមួយចំនួនដែលមិនស្គាល់នៅក្នុងលក្ខណៈសម្បត្តិជាមូលដ្ឋានរវាងភាគល្អិត និង antiparticles ដែលត្រូវគ្នាអាចនឹងទទួលខុសត្រូវចំពោះបញ្ហានេះ។ ការវាស់ស្ទង់ភាពជាក់លាក់ខ្ពស់នៃលក្ខណៈសម្បត្តិជាមូលដ្ឋានរបស់ antiprotons មានសក្តានុពលក្នុងការបង្កើនការយល់ដឹងអំពី asymmetry នៃរូបធាតុ antimatter ។ វាទាមទារការផ្គត់ផ្គង់សារធាតុប្រឆាំងប្រូតេអីន។ បច្ចុប្បន្ននេះ Antiproton Decelerator (AD) របស់ CERN គឺជាកន្លែងតែមួយគត់ដែលថ្នាំប្រឆាំងប្រូតុងត្រូវបានផលិត និងរក្សាទុក។ វាមិនអាចទៅរួចទេក្នុងការសិក្សាអំពីភាពជាក់លាក់ខ្ពស់នៃសារធាតុប្រឆាំងប្រូតុងនៅជិត AD ដោយសារការប្រែប្រួលនៃដែនម៉ាញេទិកដែលបង្កើតឡើងដោយឧបករណ៍បង្កើនល្បឿន។ ដូច្នេះហើយ ការដឹកជញ្ជូនសារធាតុប្រឆាំងប្រូតុងពីកន្លែងនេះទៅមន្ទីរពិសោធន៍ផ្សេងទៀតគឺជាការចាំបាច់។ នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះមិនមានបច្ចេកវិទ្យាសមរម្យដើម្បីធ្វើដូច្នេះទេ។ BASE-STEP គឺជាជំហានឆ្ពោះទៅមុខក្នុងទិសដៅនេះ។ វាគឺជាឧបករណ៍តូចមួយដែលត្រូវបានរចនាឡើងដើម្បីរក្សាទុក និងដឹកជញ្ជូនសារធាតុប្រឆាំងអុកស៊ីតកម្មពីកន្លែង CERN ទៅកាន់មន្ទីរពិសោធន៍នៅទីតាំងផ្សេងទៀតសម្រាប់ការសិក្សាអំពីភាពជាក់លាក់ខ្ពស់នៃសារធាតុប្រឆាំង។ នៅថ្ងៃទី 24 ខែតុលា ឆ្នាំ 2024 BASE-STEP បានធ្វើការបង្ហាញបច្ចេកវិជ្ជាជោគជ័យដោយប្រើប្រាស់ប្រូតុងជាប់ជាឧបករណ៍ទប់ទល់នឹងប្រូតុង។ វាបានដឹកជញ្ជូនពពកនៃប្រូតុង 70 ក្នុងស្រុកនៅក្នុងឡានដឹកទំនិញ។ នេះគឺជាឧទាហរណ៍ដំបូងនៃការដឹកជញ្ជូនភាគល្អិតរលុងនៅក្នុងអន្ទាក់ដែលអាចប្រើឡើងវិញបាន និងជាជំហានដ៏សំខាន់មួយឆ្ពោះទៅរកការបង្កើតសេវាកម្មចែកចាយថ្នាំប្រឆាំងនឹងប្រូតុន ទៅកាន់ការពិសោធន៍នៅឯមន្ទីរពិសោធន៍ផ្សេងទៀត។ ជាមួយនឹងការចម្រាញ់ខ្លះនៅក្នុងនីតិវិធី សារធាតុប្រឆាំងប្រូតុងត្រូវបានគេគ្រោងនឹងដឹកជញ្ជូននៅឆ្នាំ 2025 ។  

កាលពីដើម Big Bang ផលិតបរិមាណស្មើគ្នានៃរូបធាតុ និងអង្គធាតុរាវ។ ទាំងពីរគឺដូចគ្នាបេះបិទនៅក្នុងលក្ខណៈសម្បត្តិ គ្រាន់តែថាពួកគេមានបន្ទុកផ្ទុយគ្នា ហើយពេលម៉ាញេទិករបស់វាត្រូវបានបញ្ច្រាស។  

រូបធាតុ និងអង្គបដិរូបគួរតែត្រូវវិនាសភ្លាមៗ ដោយបន្សល់ទុកនូវចក្រវាឡទទេមួយ ប៉ុន្តែវាមិនបានកើតឡើងនោះទេ។ សាកលលោកឥឡូវនេះត្រូវបានគ្របដណ្ដប់ដោយរូបធាតុ ខណៈពេលដែលវត្ថុធាតុរលាយបាត់។ នេះត្រូវបានគេគិតថាមានភាពខុសប្លែកគ្នាខ្លះដែលមិនស្គាល់រវាងភាគល្អិតជាមូលដ្ឋាន និងអង្គបដិប្រាណដែលត្រូវគ្នារបស់ពួកគេ ដែលអាចនាំទៅរកការរស់រានមានជីវិតនៃរូបធាតុ ខណៈពេលដែលអង្គបដិរូបត្រូវបានលុបចោលដែលនាំទៅរកភាពមិនស្មើគ្នានៃវត្ថុធាតុ។  

យោងទៅតាមស៊ីមេទ្រី CPT (Charge, Parity, and Time reversal) ដែលជាផ្នែកនៃ Standard Model នៃរូបវិទ្យាភាគល្អិត លក្ខណៈសម្បត្តិជាមូលដ្ឋាននៃភាគល្អិតគួរតែស្មើគ្នា និងមួយផ្នែកផ្ទុយទៅនឹង antiparticles ដែលត្រូវគ្នា។ ការវាស់ស្ទង់ពិសោធន៍ដែលមានភាពជាក់លាក់ខ្ពស់នៃភាពខុសគ្នានៅក្នុងលក្ខណៈសម្បត្តិជាមូលដ្ឋាន (ដូចជាម៉ាស់ បន្ទុក អាយុកាល ឬពេលម៉ាញេទិក) នៃភាគល្អិត និងអង្គបដិប្រាណដែលត្រូវគ្នារបស់វាអាចជាជំនួយក្នុងការស្វែងយល់ពីភាពមិនស៊ីមេទ្រីនៃរូបធាតុ។ នេះគឺជាបរិបទនៃ CERNរបស់ បាយ៉ុន ការពិសោធន៍ស៊ីមេទ្រី Antibaryon (BASE) ។   

ការពិសោធន៍ BASE ត្រូវបានរចនាឡើងដើម្បីស៊ើបអង្កេត Proton Antiproton Symmetry ដោយអនុវត្តការវាស់វែងភាពជាក់លាក់ខ្ពស់នៃលក្ខណៈសម្បត្តិ (ដូចជាពេលម៉ាញេទិចខាងក្នុង) នៃ antiprotons ជាមួយនឹងភាពជាក់លាក់ប្រភាគតាមលំដាប់នៃផ្នែកក្នុងមួយពាន់លាន។ ជំហានបន្ទាប់គឺការប្រៀបធៀបការវាស់វែងទាំងនេះជាមួយនឹងតម្លៃដែលត្រូវគ្នាសម្រាប់ប្រូតុង។ សម្រាប់ពេលម៉ាញ៉េទិចខាងក្នុង ដំណើរការទាំងមូលគឺផ្អែកលើការវាស់វែងនៃប្រេកង់ Larmor និងប្រេកង់ស៊ីក្លូតុង។     

បច្ចុប្បន្ននេះ Antiproton Decelerator (AD) របស់ CERN គឺជាកន្លែងតែមួយគត់ដែលថ្នាំប្រឆាំងប្រូតុងត្រូវបានផលិត និងរក្សាទុកជាប្រចាំ។ អង់ទីប្រូតុងទាំងនេះចាំបាច់ត្រូវសិក្សានៅទីនេះនៅឯកន្លែងរបស់ CERN ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការប្រែប្រួលនៃដែនម៉ាញេទិកដែលបង្កើតដោយឧបករណ៍បង្កើនល្បឿននៅកន្លែងដាក់កម្រិតភាពជាក់លាក់នៃការវាស់វែងនៃលក្ខណៈសម្បត្តិប្រឆាំងនឹងប្រូតុង។ ដូច្នេះហើយ ភាពចាំបាច់ក្នុងការដឹកជញ្ជូនសារធាតុប្រឆាំងប្រូតុងដែលផលិតនៅ AD ទៅមន្ទីរពិសោធន៍នៅទីតាំងផ្សេងទៀត។ ប៉ុន្តែវត្ថុធាតុពិតមិនងាយស្រួលដោះស្រាយទេ ដោយសារពួកវាបំផ្លាញយ៉ាងឆាប់រហ័សនៅពេលមានទំនាក់ទំនងជាមួយរូបធាតុ។ នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ មិនមានបច្ចេកវិជ្ជាសមស្របណាមួយក្នុងការដឹកជញ្ជូនសារធាតុប្រឆាំងប្រូតុងទៅកាន់មន្ទីរពិសោធន៍នៅទីតាំងផ្សេងទៀតសម្រាប់អ្នកស្រាវជ្រាវដើម្បីធ្វើការសិក្សាដែលមានភាពជាក់លាក់ខ្ពស់។ BASE-STEP (ការធ្វើតេស្តស៊ីមេទ្រីនៅក្នុងការពិសោធន៍ជាមួយ antiprotons ចល័ត) គឺជាជំហានឆ្ពោះទៅមុខក្នុងទិសដៅនេះ។  

BASE-STEP គឺជាឧបករណ៍តូចមួយដែលរចនាឡើងដើម្បីរក្សាទុក និងដឹកជញ្ជូនសារធាតុប្រឆាំងមេរោគពីកន្លែង CERN ទៅកាន់មន្ទីរពិសោធន៍នៅទីតាំងផ្សេងទៀតសម្រាប់ការសិក្សាអំពីភាពជាក់លាក់ខ្ពស់នៃសារធាតុប្រឆាំង។ វាគឺជាគម្រោងរងនៃ BASE ដែលមានទម្ងន់ប្រហែលមួយតោន និងមានទំហំតូចជាងការពិសោធន៍ BSE ដើមប្រហែលប្រាំដង។  

នៅថ្ងៃទី 24 ខែតុលា ឆ្នាំ 2024 BASE-STEP បានធ្វើការបង្ហាញបច្ចេកវិជ្ជាជោគជ័យមួយ ដោយប្រើប្រាស់ប្រូតុងជាប់ជាឧបករណ៍ទប់ទល់នឹងប្រូតុង។ វាបានដឹកជញ្ជូនពពកនៃប្រូតុងចំនួន 70 ក្នុងស្រុកនៅក្នុងឡានដឹកទំនិញ។ នេះគឺជាឧទាហរណ៍ដំបូងនៃការដឹកជញ្ជូនភាគល្អិតរលុងនៅក្នុងអន្ទាក់ដែលអាចប្រើឡើងវិញបាន និងជាជំហានដ៏សំខាន់មួយឆ្ពោះទៅរកការបង្កើតសេវាកម្មចែកចាយថ្នាំប្រឆាំងនឹងប្រូតុនទៅការពិសោធន៍នៅឯមន្ទីរពិសោធន៍ផ្សេងទៀត។ ជាមួយនឹងការចម្រាញ់ខ្លះនៅក្នុងនីតិវិធី ការដឹកជញ្ជូនសារធាតុប្រឆាំងប្រូតេអីនត្រូវបានគ្រោងទុកនៅឆ្នាំ 2025។  

PUMA (antiProton Unstable Matter Annihilation) គឺ​ជា​ការ​ពិសោធន៍​មួយ​ផ្សេង​ទៀត​ដែល​មាន​លក្ខណៈ​ស្រដៀង​គ្នា ប៉ុន្តែ​មាន​គោល​បំណង​ផ្សេង​គ្នា។ ដូច BASE-STEP ដែរ PUMA ក៏ពាក់ព័ន្ធនឹងការរៀបចំអន្ទាក់ដែលអាចដឹកជញ្ជូនបាន ដើម្បីផ្លាស់ទីសារធាតុប្រឆាំងប្រូតុងពីសាល Antiproton Decelerator (AD) របស់ CERN ទៅកាន់កន្លែង ISOLDE របស់ខ្លួនសម្រាប់ប្រើប្រាស់ក្នុងការសិក្សាអំពីបាតុភូតរូបវិទ្យានុយក្លេអ៊ែរកម្រនិងអសកម្ម។  

*** 

ឯកសារយោង:  

1. CERN ព័ត៌មាន - ការពិសោធន៍ BASE បោះជំហានដ៏ធំមួយឆ្ពោះទៅរកវត្ថុធាតុដានចល័ត។ ផ្សាយថ្ងៃទី ២៥ ខែ តុលា ឆ្នាំ ២០២៤។ អាចរកបាននៅ https://home.cern/news/news/experiments/base-experiment-takes-big-step-towards-portable-antimatter  

2. CERN របាយការណ៍រចនាបច្ចេកទេសនៃ BASE-STEP ។  https://cds.cern.ch/record/2756508/files/SPSC-TDR-007.pdf 

3. Smorra C., et al 2023. BASE-STEP: អាងស្តុកទឹក antiproton ដែលអាចដឹកជញ្ជូនបានសម្រាប់ការសិក្សាអន្តរកម្មជាមូលដ្ឋាន។ វិវរណៈ។ ឧបករណ៍។ 94, 113201. 16 វិច្ឆិកា 2023. DOI: https://doi.org/10.1063/5.0155492 

4. Aumann, T., Bartmann, W., Boine-Frankenheim, O. et al ។ PUMA, antiProton ការបំផ្លាញសារធាតុមិនស្ថិតស្ថេរ។ អឺ. រូបវិទ្យា។ J. A 58, 88 (2022)។ DOI៖ https://doi.org/10.1140/epja/s10050-022-00713-x 

*** 

អត្ថបទ​ដែល​ទាក់ទង 

• ហេតុអ្វីបានជា 'រូបធាតុ' ត្រួតត្រាសកលលោក ហើយមិនមែន 'វត្ថុប្រឆាំង'? នៅក្នុងដំណើរស្វែងរកហេតុអ្វីបានជាសកលលោកមាន (២១ មេសា ២០០៥) 

• ការលាតត្រដាងអាថ៌កំបាំងនៃភាពមិនស៊ីសង្វាក់គ្នានៃវត្ថុធាតុប្រឆាំងរូបធាតុនៃចក្រវាឡជាមួយនឹងការពិសោធន៍លំយោលនឺត្រេណូ (1 ឧសភាឧសភា 2020)  

• ការប៉ះទង្គិចគ្នានៃភាគល្អិតសម្រាប់ការសិក្សាអំពី "ចក្រវាឡដំបូងបំផុត"៖ ការប៉ះទង្គិចគ្នារបស់ Muon បានបង្ហាញ (31 តុលា 2024)  

***