'ट्रू' न्यूट्रिनो ने भौतिकविदों से दशकों तक छिपाया है। क्या वे इसे अंटार्कटिका में पा सकते हैं?

न्यूट्रिनोस संभवत: ज्ञात कणों में से सबसे अधिक हैरान करने वाले हैं। वे बस सभी ज्ञात नियमों का पालन करते हैं कि कणों को कैसे व्यवहार करना चाहिए। वे हमारे फैंसी डिटेक्टरों की खिल्ली उड़ाते हैं। ब्रह्मांडीय बिल्लियों की तरह, वे चिंता या देखभाल के बिना ब्रह्मांड में फंसते हैं, कभी-कभी हम में से बाकी लोगों के साथ बातचीत करते हैं, लेकिन वास्तव में केवल जब वे ऐसा महसूस करते हैं, जो ईमानदारी से यह सब अक्सर नहीं होता है।

सबसे ज्यादा निराश, वे मास्क पहनते हैं और कभी भी दो बार एक जैसे नहीं दिखते हैं।

लेकिन हो सकता है कि एक नया प्रयोग हमें उन मुखौटों को चीर कर करीब एक कदम दूर ले गया हो। सच न्यूट्रिनो पहचान का खुलासा करने से लंबे समय तक चलने वाले सवालों के जवाब देने में मदद मिल सकती है, जैसे कि न्यूट्रिनो उनके अपने एंटीमैटर पार्टनर हैं, और यह प्रकृति की ताकतों को एक एकजुट सिद्धांत में एकीकृत करने में भी मदद कर सकता है।

एक भारी समस्या

न्यूट्रिनो अजीब हैं। तीन प्रकार हैं: इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो, म्यून न्यूट्रिनो और ताऊ न्यूट्रिनो। (उन तीनों के एंटीपार्टिकल संस्करण भी हैं, लेकिन यह इस कहानी का एक बड़ा हिस्सा नहीं है।) इन्हें इसलिए नाम दिया गया है क्योंकि ये तीन प्रकार के तीन अलग-अलग प्रकार के कणों के साथ पार्टी करते हैं। इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनों में इलेक्ट्रॉनों को शामिल करने वाले इंटरैक्शन शामिल हैं। म्यून न्यूट्रिनो को म्यून्स के साथ जोड़ा जाता है। ताउ न्युट्रीनो के साथ क्या बातचीत होती है, इसका अनुमान लगाने के लिए कोई अंक नहीं दिया जाएगा।

अब तक, यह बिल्कुल अजीब नहीं है। यहाँ अजीब हिस्सा आता है।

जो कण हैं नहीं न्यूट्रिनो - जैसे इलेक्ट्रॉनों, म्यूनों और ताऊ कणों - जो आप देखते हैं वही आपको मिलता है। वे कण अपने द्रव्यमान को छोड़कर सभी समान हैं। यदि आप एक इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान के साथ एक कण को ​​स्पॉट करते हैं, तो यह बिल्कुल वैसा ही व्यवहार करेगा जैसा कि एक इलेक्ट्रॉन को व्यवहार करना चाहिए, और वही म्यून और ताऊ के लिए जाता है। क्या अधिक है, एक बार जब आप एक इलेक्ट्रॉन को हाजिर करते हैं, तो यह हमेशा एक इलेक्ट्रॉन होगा। न कुछ ज्यादा, न कुछ कम। मुऑन और ताऊ के लिए भी।

लेकिन वही उनके चचेरे भाई, इलेक्ट्रॉन, म्यूऑन और ताऊ न्यूट्रिनो के लिए नहीं जाता है।

जिसे हम कहते हैं, कहते हैं, "ताऊ न्यूट्रिनो" हमेशा ताऊ न्यूट्रिनो नहीं होता है। यह अपनी पहचान बदल सकता है। यह बन सकता है, मिडफलाइट, एक इलेक्ट्रॉन या म्यूऑन न्यूट्रिनो।

यह अजीब घटना जो मूल रूप से किसी को उम्मीद नहीं थी, उसे न्यूट्रिनो दोलन कहा जाता है। इसका मतलब है, अन्य बातों के अलावा, कि आप एक इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो बना सकते हैं और इसे एक वर्तमान के रूप में अपने सबसे अच्छे दोस्त को भेज सकते हैं। लेकिन जब तक वे इसे प्राप्त करते हैं, तब तक वे ताऊ न्यूट्रिनो को खोजने के लिए निराश हो सकते हैं।

तीतर-लडखड़ाना

तकनीकी कारणों से, न्यूट्रिनो दोलन तभी काम करता है, जब तीन अलग-अलग द्रव्यमान वाले तीन न्यूट्रिनो हों। लेकिन न्यूट्रिनो जो दोलन करते हैं वे इलेक्ट्रान-, म्यूऑन- और ताऊ-फ्लेवर्ड न्यूट्रिनो नहीं हैं।

इसके बजाय, तीन "सच्चे" न्यूट्रिनो हैं, प्रत्येक अलग, लेकिन अज्ञात द्रव्यमान के साथ। इन सच्चे, मौलिक न्यूट्रिनो का एक अलग मिश्रण हमारे प्रयोगशालाओं (इलेक्ट्रॉन, म्यून, ताऊ) में पता लगाने वाले प्रत्येक न्यूट्रिनो स्वादों का निर्माण करता है। तो, लैब-मापा द्रव्यमान उन सच्चे न्यूट्रिनो द्रव्यमानों का कुछ मिश्रण है। इस बीच, मिश्रण में प्रत्येक सच्चे न्यूट्रिनो का द्रव्यमान यह नियंत्रित करता है कि यह कितनी बार विभिन्न स्वादों में से प्रत्येक में रूपांतरित होता है।

भौतिकविदों के लिए काम अब सभी रिश्तों को अलग करना है: उन सच्चे न्यूट्रिनो के द्रव्यमान क्या हैं, और वे तीन स्वाद बनाने के लिए एक साथ कैसे मिश्रण करते हैं?

इसलिए, भौतिक विज्ञानी "सच्चे" न्यूट्रिनो के द्रव्यमान को उजागर करने के लिए शिकार पर हैं, जब वे कब और कितनी बार स्विच करते हैं। फिर, यह व्याख्या करते समय भौतिकी शब्दजाल बहुत ही अनपेक्षित है, क्योंकि इन तीनों न्यूट्रिनों के नाम केवल एम 1, एम 2 और एम 3 हैं।

विभिन्न प्रकार के श्रमसाध्य प्रयोगों ने वैज्ञानिकों को सच्चे न्यूट्रिनो के द्रव्यमान के बारे में कुछ चीजें सिखाई हैं, कम से कम अप्रत्यक्ष रूप से। उदाहरण के लिए, हम जनता के वर्ग के बीच के कुछ रिश्तों के बारे में जानते हैं। लेकिन हम यह नहीं जानते कि वास्तव में किसी भी न्यूट्रिनो का वजन कितना है, और हम नहीं जानते कि कौन से भारी हैं।

यह हो सकता है कि एम 3 सबसे भारी है, एम 2 और एम 1 से आगे निकल गया है। इसे "सामान्य क्रम" कहा जाता है क्योंकि यह बहुत सामान्य लगता है - और यह आदेश देने वाले भौतिकविदों को अनिवार्य रूप से दशकों पहले अनुमान लगाया गया है। लेकिन हमारे ज्ञान की वर्तमान स्थिति के आधार पर, यह भी हो सकता है कि एम 2 सबसे भारी न्यूट्रिनो है, जिसकी तुलना में एम 1 बहुत पीछे नहीं है और एम 3 पुनीत है। इस परिदृश्य को "उलटा क्रम" कहा जाता है, क्योंकि इसका मतलब है कि हमने शुरू में गलत क्रम का अनुमान लगाया था।

बेशक, इनमें से प्रत्येक परिदृश्य के सत्य होने के लिए सिद्धांतकारों के शिविर हैं। एक ही छत के नीचे प्रकृति की ताकतों के सभी (या कम से कम अधिकांश) एकीकरण का प्रयास करने वाले सिद्धांत आमतौर पर सामान्य न्यूट्रिनो-मास ऑर्डरिंग के लिए कहते हैं। दूसरी ओर, न्यूट्रिनो को अपने स्वयं के एंटीपार्टिकल ट्विन होने के लिए औंधा-द्रव्यमान आदेश आवश्यक है। और अगर यह सच था, तो यह समझाने में मदद कर सकता है कि ब्रह्मांड में एंटीमैटर से अधिक मामला क्यों है।

डीपकोर वर्कआउट

यह कौन सा है: सामान्य या उल्टा? यह पिछले कुछ दशकों के न्यूट्रिनो अनुसंधान से वसंत के लिए सबसे बड़े सवालों में से एक है, और यह बिल्कुल उसी तरह का सवाल है जिसका जवाब देने के लिए बड़े पैमाने पर आइसक्यूब न्यूट्रिनो वेधशाला बनाया गया था। दक्षिण ध्रुव पर स्थित, वेधशाला में अंटार्कटिक बर्फ की चादर में डूबे हुए दर्जनों तारों के दर्जनों होते हैं, जो कम-ऊर्जा इंटरैक्शन देखने में सक्षम अधिक कुशल डिटेक्टरों के आठ तारों के एक केंद्रीय "डीपकोर" के साथ होते हैं।

न्यूट्रिनोस मुश्किल से सामान्य पदार्थ से बात करते हैं, इसलिए वे पृथ्वी के शरीर के माध्यम से सीधे जेटिंग में पूरी तरह से सक्षम हैं। और जैसा कि वे ऐसा करते हैं, वे विभिन्न स्वादों में जोड़ देंगे। हर बार एक दुर्लभ समय में, वे आइसक्यूब डिटेक्टर के पास अंटार्कटिक आइस शीट में एक अणु पर हमला करेंगे, जिससे कणों का एक कैस्केडिंग बौछार हो जाएगा जो चेरेंकोव विकिरण नामक एक आश्चर्यजनक रूप से नीली रोशनी का उत्सर्जन करता है। यह ऐसा प्रकाश है जो आइसक्यूब के तारों का पता लगाता है।

प्री-प्रिंट जर्नल आर्क्सिव पर हाल ही में प्रकाशित एक पेपर में, आइसक्यूब वैज्ञानिकों ने डीपकोर डेटा के तीन साल का उपयोग करके यह मापा कि पृथ्वी से कितने प्रकार के न्यूट्रिनो निकले। प्रगति धीमी है, ज़ाहिर है, क्योंकि न्यूट्रिनो को पकड़ना बहुत कठिन है। लेकिन इस काम में। वैज्ञानिक सामान्य आदेश देने के लिए डेटा में थोड़ी वरीयता की रिपोर्ट करते हैं (जिसका अर्थ होगा कि हमने सही दशकों पहले अनुमान लगाया था)। हालाँकि, उन्होंने अभी तक कुछ भी निर्णायक नहीं पाया है।

यह सब हमें मिलेगा? हरगिज नहीं। आइसक्यूब जल्द ही एक बड़े अपग्रेड की तैयारी कर रहा है और इस केंद्रीय प्रश्न से निपटने के लिए प्रिसिजन आइसक्यूब नेक्स्ट जनरेशन अपग्रेड (पिंगु) और डीप अंडरग्राउंड न्यूट्रिनो एक्सपेरिमेंट (ड्यून) जैसे नए प्रयोग किए जा रहे हैं। कौन जानता था कि न्यूट्रिनो द्रव्यमान के क्रम के बारे में इस तरह का एक सरल प्रश्न ब्रह्मांड के काम करने के तरीके को प्रकट करेगा? यह बहुत बुरा है यह भी एक आसान सवाल नहीं है।

पॉल एम। सटर पर एक खगोल भौतिकीविद् है ओहियो स्टेट यूनिवर्सिटी, का मेजबान "एक अंतरिक्ष यात्री से पूछें" तथा "अंतरिक्ष रेडियो, "और लेखक के"ब्रह्मांड में आपका स्थान."