अब सालों से, शोधकर्ताओं की एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने अपने आप को मध्य इटली के एक पहाड़ के नीचे गहराई से छिपाया हुआ है, जो अथाह ज्ञात ब्रह्मांड में सबसे ठंडे क्यूबिक मीटर से सबसे संवेदनशील माप एकत्र करता है। वैज्ञानिक इस बात का प्रमाण खोज रहे हैं कि न्यूट्रिनो नामक भूतिया कण अपने एंटीमैटर समकक्षों से अप्रभेद्य हैं। अगर साबित हो जाता है, तो खोज एक ब्रह्मांडीय पहेली को हल कर सकती है जिसने भौतिकविदों को दशकों से पीड़ित किया है: यह सब क्यों मौजूद है?
वे लंबे समय से जानते हैं कि इस मामले में एक बुराई जुड़वां डब किया हुआ एंटीमैटर है। ब्रह्मांड के हर मौलिक कण के लिए, एक एंटीपार्टिकल मौजूद होता है, जो अपने भाई-बहन के समान होता है, जिसमें एक ही द्रव्यमान होता है लेकिन विपरीत चार्ज होता है। जब एक कण और एंटीपार्टिकल आमने-सामने मिलते हैं, तो वे एक दूसरे को नष्ट कर देते हैं, जिससे शुद्ध ऊर्जा पैदा होती है।
वर्जीनिया टेक यूनिवर्सिटी में भौतिकी के प्रोफेसर थॉमस ओडॉनेल ने कहा, "हमारे पास पदार्थ और एंटीमैटर के बीच लेखांकन की पूरी समरूपता है," लाइव साइंस ने कहा। "हर बार जब आप पदार्थ का एक टुकड़ा बनाते हैं, तो आप एंटीमैटर का एक संतुलन बनाने वाला टुकड़ा भी बनाते हैं, और हर बार जब आप पदार्थ के टुकड़े को नष्ट करते हैं, तो आपको एंटीमैटर के टुकड़े को नष्ट करना होगा। अगर यह सच है, तो आपके पास कभी भी एक प्रकार का अधिक नहीं हो सकता है। इसके अलावा।"
यह समरूपता हमारी वर्तमान समझ के साथ है कि ब्रह्मांड कैसे शुरू हुआ। बिग बैंग थ्योरी के अनुसार, जब ब्रह्मांड लगभग 13.8 बिलियन साल पहले एक असीम विलक्षणता से विस्तारित हुआ था, तो यह माना जाता है कि समान मात्रा में पदार्थ और एंटीमैटर अस्तित्व में आए। हालांकि, जब खगोलविद आज ब्रह्मांड में बाहर देखते हैं, तो ब्रह्मांड लगभग पूरी तरह से द्रव्यमान से बना है, जिसमें से कोई भी बुरी दृष्टि से नहीं है। अधिक परेशान, अगर बिग बैंग थ्योरी सही है, तो हम - हाँ, मनुष्य - आज यहां नहीं होना चाहिए।
"अगर पदार्थ और एंटीमैटर इस समरूपता का पूरी तरह से पालन करते हैं, तो जैसे-जैसे ब्रह्मांड विकसित होता है, सभी पदार्थ और एंटीमैटर फोटॉन में विलोपित हो जाते हैं और तारों, ग्रहों या यहां तक कि मानव कोशिकाओं के लिए कोई बात नहीं बची होती। हमारा अस्तित्व नहीं होता!" ओ'डॉनेल ने कहा। "बड़ा सवाल तो यह है: 'क्या यह लेखांकन योजना ब्रह्मांड के विकास के दौरान कभी टूट गई थी?"
यह सवाल ओ'डॉनेल और साथी सहयोगियों के जवाब की उम्मीद है। पिछले दो वर्षों में, उनकी टीम ने इटली में ग्रैन सस्सो नेशनल लेबोरेटरी में CUORE (क्रायोजेनिक अंडरग्राउंड ऑब्जर्वेटरी फॉर रेयर इवेंट्स) के आंकड़ों का संग्रह और विश्लेषण किया है, जो कि धूम्रपान करने वाली बंदूक की तलाश में है जो आराम करने के लिए इस ब्रह्मांडीय रहस्य को सामने रखेगा।
छोटे तटस्थ
CUORE, जिसका अर्थ इतालवी में "दिल" है, इस बात के सबूत खोज रहा है कि न्यूट्रिनो नामक मायावी उपपरमाण्विक कण उनके अपने एंटीपार्टिकल हैं, जिसे भौतिक विज्ञानी एक मेजराना कण कहते हैं। न्यूट्रिनोस, जो ज्यादातर मामलों से दर्शकों की तरह गुजरते हैं, का पता लगाना बेहद कठिन है। वास्तव में, नासा के अनुसार, हमारे सूर्य के उग्र परमाणु भट्टी से उत्पन्न होने वाले खरबों न्यूट्रिनो हमारे शरीर के बीच से होकर गुजरते हैं।
CUORE प्रयोग न्युट्रीनोलेस दोहरे-बीटा क्षय नामक प्रक्रिया में एक-दूसरे को नष्ट करने वाले मेजराना न्यूट्रिनो के हस्ताक्षर के लिए दिखता है। साधारण डबल-बीटा क्षय में, एक परमाणु के नाभिक के अंदर दो न्यूट्रॉन एक साथ दो प्रोटॉन में रूपांतरित होते हैं, इलेक्ट्रॉनों और एंटीन्यूट्रिनो की एक जोड़ी उत्सर्जित करते हैं। यह परमाणु घटना, हालांकि, एक दुर्लभ परमाणु के लिए प्रत्येक 100 क्विंटलियन वर्ष (10 ^ 20) में केवल एक बार ही दुर्लभ होती है और वास्तविक जीवन में देखी गई है।
हालांकि, यदि शोधकर्ता सही हैं और न्यूट्रिनो सही मेजर कण हैं (वे अपने स्वयं के एंटीपार्टिकल हैं), तो क्षय के दौरान बनाए गए दो एंटीन्यूट्रिनो एक दूसरे का सत्यानाश कर सकते हैं और न्यूट्रिनोलेस डबल-बीटा क्षय बना सकते हैं। परिणाम? बस इलेक्ट्रॉनों, जो "साधारण पदार्थ" हैं। यदि यह प्रक्रिया सही साबित होती है, तो यह प्रारंभिक ब्रह्मांड को सामान्य पदार्थों के साथ बीजित करने के लिए जिम्मेदार हो सकता है। हालांकि, इस प्रक्रिया का अवलोकन एक और कहानी है। वैज्ञानिकों का अनुमान है कि न्यूट्रिनोलस डबल-बीटा क्षय (यदि यह सभी में मौजूद है), प्रत्येक 10 सेप्टिलियन वर्षों (10 ^ 25) में सिर्फ एक बार हो सकता है।
"न्यूट्रिनोलस मोड वह है जिसे हम वास्तव में देखना चाहते हैं, यह नियमों को तोड़ देगा, एंटीमैटर के बिना मामला पैदा करेगा," ओ'डॉनेल ने कहा, जो सीयूओआर सहयोग के सदस्य हैं। "यह पदार्थ-एंटीमैटर असममितता के वास्तविक समाधान का पहला सुराग होगा।"
CUORE डिटेक्टर ऊष्मा के रूप में, टेल्यूरियम परमाणुओं के रेडियोधर्मी क्षय के दौरान बनाए गए इलेक्ट्रॉनों से दिखता है। न्यूट्रिनोलस डबल-बीटा क्षय इलेक्ट्रॉनों के ऊर्जा स्पेक्ट्रम में एक अद्वितीय और विशिष्ट शिखर को छोड़ देगा।
"CUORE, संक्षेप में, दुनिया के सबसे संवेदनशील थर्मामीटरों में से एक है," CUORE के तकनीकी समन्वयक कार्लो बुक्की ने एक बयान में कहा।
एक दशक में इकट्ठे हुए, CUORE उपकरण ज्ञात ब्रह्मांड में सबसे ठंडा घन मीटर है। इसमें 988 क्यूब के आकार के क्रिस्टल होते हैं, जो टेल्यूरियम डाइऑक्साइड से बने होते हैं, जिन्हें 10 मिली-केल्विन या माइनस 460 डिग्री फ़ारेनहाइट (माइनस 273 डिग्री सेल्सियस) तक ठंडा किया जाता है, जो कि सबसे ठंडे पानी के भौतिकी से ऊपर के बालों को अनुमति देगा। बाहरी कणों जैसे ब्रह्मांडीय किरणों के हस्तक्षेप से प्रयोग को ढालने के लिए, डिटेक्टर 2,000 साल पुराने रोमन जहाज से बरामद अत्यधिक शुद्ध लीड की एक मोटी परत में लिप्त है।
टीम की तकनीकी उपलब्धियों के बावजूद, न्यूट्रिनोलस घटना को खोजना कोई आसान काम नहीं है। शोधकर्ताओं ने 2017 में अपने प्रारंभिक परिणामों के बाद से एकत्रित आंकड़ों को चौगुना कर दिया है, जो अपनी तरह के कण डिटेक्टर द्वारा एकत्र किए गए सबसे बड़े डेटासेट का प्रतिनिधित्व करते हैं। उनके नवीनतम परिणाम, प्रीप्रिंट डेटाबेस arXiv पर प्रकाशित हुए, बताते हैं कि उन्हें न्यूट्रिनोलस डबल-बीटा क्षय का कोई सबूत नहीं मिला।
सहयोग अभी भी इस मायावी दोहरे एजेंट कण का शिकार करने के लिए निर्धारित है। उनके परिणामों ने एक मेजराना न्यूट्रिनो के अपेक्षित द्रव्यमान पर बंधे हुए एक टीयर को डाल दिया है, जो उनका मानना है कि एक इलेक्ट्रॉन की तुलना में कम से कम 5 मिलियन गुना हल्का है। टीम ने अपने पांच साल के शुरुआती दौर के बाद CUORE को अपग्रेड करने की योजना बनाई है, जो एक नए प्रकार के क्रिस्टल को पेश करता है, जो उन्हें उम्मीद है कि इसकी संवेदनशीलता में काफी सुधार होगा।
"अगर इतिहास भविष्य का एक अच्छा भविष्यवक्ता है, तो हम काफी हद तक निश्चित हो सकते हैं कि डिटेक्टर प्रौद्योगिकियों के लिफाफे को धक्का देने से हम बढ़ती हुई गहराई के साथ न्यूट्रिनो की जांच कर पाएंगे," ओडॉनेल ने कहा। "उम्मीद है, हम न्यूट्रिनोलस डबल-बीटा क्षय की खोज करेंगे, या शायद कुछ अधिक विदेशी और अप्रत्याशित।"
