वैज्ञानिक रहस्यों की खोज में रहस्योद्घाटन करते हैं, और रहस्य जितना बड़ा होता है, उतना ही बड़ा उत्साह। विज्ञान में कई विशाल अनुत्तरित प्रश्न हैं, लेकिन जब आप बड़े हो रहे हैं, तो यह हरा करना मुश्किल है "कुछ के बजाय कुछ क्यों है?"
यह एक दार्शनिक प्रश्न की तरह लग सकता है, लेकिन यह एक है जो वैज्ञानिक जांच के लिए बहुत ही उत्तरदायी है। थोड़ा और स्पष्ट रूप से कहा, "ब्रह्मांड मानव के जीवन को संभव बनाने वाले प्रकार के पदार्थ से क्यों बना है ताकि हम इस प्रश्न को भी पूछ सकें?" जापान में अनुसंधान करने वाले वैज्ञानिकों ने पिछले महीने एक माप की घोषणा की है जो सीधे तौर पर उन पतों को संबोधित करता है जो पूछताछ के सबसे आकर्षक हैं। ऐसा प्रतीत होता है कि उनका मापन वर्तमान सिद्धांत की सरल अपेक्षाओं से असहमत है और इस कालातीत प्रश्न के उत्तर की ओर संकेत कर सकता है।
उनका मापन यह कहता प्रतीत होता है कि उप-परमाणु कणों के एक विशेष समूह के लिए, पदार्थ और एंटीमैटर अलग-अलग कार्य करते हैं।
पदार्थ बनाम एंटीमैटर
जापान के टोकई में स्थित J-PARC त्वरक का उपयोग करते हुए, वैज्ञानिकों ने पृथ्वी के माध्यम से न्यूट्रीनो नामक भूतिया उपपरमाण्विक कणों की एक किरण और उनके एंटीमैटर समकक्षों (एंटीन्यूट्रिनो) को निकाल दिया, जो जापान में भी कमिओका में स्थित सुपर कमियोकोइल प्रयोग के लिए था। यह प्रयोग, जिसे T2K (टोकाई से कमिओकांडे) कहा जाता है, को यह निर्धारित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है कि हमारा ब्रह्मांड पदार्थ से क्यों बना है। न्युट्रीनो द्वारा प्रदर्शित एक अजीबोगरीब व्यवहार, जिसे न्यूट्रिनो दोलन कहा जाता है, इस विकराल समस्या पर कुछ प्रकाश डाल सकता है।
यह पूछने पर कि ब्रह्मांड किस पदार्थ से बना है, अजीबोगरीब प्रश्न की तरह लग सकता है, लेकिन एक बहुत अच्छा कारण है कि वैज्ञानिक इससे आश्चर्यचकित हैं। ऐसा इसलिए है, क्योंकि पदार्थ के अस्तित्व को जानने के अलावा, वैज्ञानिकों को एंटीमैटर का भी पता है।
1928 में, ब्रिटिश भौतिक विज्ञानी पॉल डिराक ने एंटीमैटर के अस्तित्व का प्रस्ताव रखा - पदार्थ का एक विरोधी सिबलिंग। समान मात्रा में पदार्थ और एंटीमैटर मिलाएं और दोनों एक दूसरे को नष्ट करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप ऊर्जा की एक बड़ी मात्रा जारी होती है। और, क्योंकि भौतिकी के सिद्धांत आमतौर पर रिवर्स में समान रूप से अच्छी तरह से काम करते हैं, यदि आपके पास ऊर्जा की एक विलक्षण मात्रा है, तो यह बिल्कुल समान मात्रा में पदार्थ और एंटीमैटर में परिवर्तित हो सकता है। एंटीमैटर की खोज 1932 में अमेरिकी कार्ल एंडरसन ने की थी और इसके गुणों का अध्ययन करने के लिए शोधकर्ताओं को लगभग एक सदी हो गई है।
हालाँकि, यह "बिल्कुल समान मात्रा में" वाक्यांश कोटलस का क्रुक्स है। बिग बैंग के तुरंत बाद के संक्षिप्त क्षणों में, ब्रह्मांड ऊर्जा से भरा हुआ था। जैसा कि यह विस्तारित और ठंडा हो गया है, उस ऊर्जा को समान भागों के पदार्थ और एंटीमैटर सबटामिक कणों में परिवर्तित किया जाना चाहिए, जो आज अवलोकन योग्य होना चाहिए। और फिर भी हमारे ब्रह्मांड में पूरी तरह से पदार्थ शामिल हैं। ऐसे कैसे हो सकता है?
ब्रह्माण्ड में परमाणुओं की संख्या की गणना करके और तुलना करके कि हम कितनी ऊर्जा देखते हैं, वैज्ञानिकों ने निर्धारित किया कि "बिल्कुल बराबर" काफी सही नहीं है। किसी तरह, जब ब्रह्मांड एक दूसरे पुराने एक खरबवें के दसवें हिस्से के बारे में था, प्रकृति के नियमों ने पदार्थ की दिशा में कभी-कभी थोड़ा तिरछा किया। प्रत्येक 3,000,000,000 एंटीमैटर कणों के लिए, 3,000,000,001 पदार्थ कण थे। 3 बिलियन पदार्थ कण और 3 बिलियन एंटीमैटर कण संयुक्त - और ऊर्जा में वापस आ गए हैं, जो हम देखते हैं कि ब्रह्मांड बनाने के लिए थोड़ी सी भी अधिक मात्रा को छोड़ देते हैं।
चूँकि इस पहेली को लगभग एक सदी पहले समझा गया था, इसलिए शोधकर्ता इस बात का अध्ययन कर रहे हैं और यह देखने के लिए एंटीमैटर हैं कि क्या वे उप-परमाणु कणों में व्यवहार पा सकते हैं जो कि पदार्थ की अधिकता को स्पष्ट करते हैं। उन्हें विश्वास है कि द्रव्य और एंटीमैटर समान मात्रा में बने होते हैं, लेकिन उन्होंने यह भी देखा है कि क्वार्क नामक उपपरमाण्विक कणों का एक वर्ग व्यवहार को प्रदर्शित करता है जो एंटीमैटर पर थोड़ा अनुकूल होता है। यह विशेष माप सूक्ष्म था, जिसमें के मेसन्स नामक कणों का एक वर्ग शामिल था जो पदार्थ से एंटीमैटर में परिवर्तित हो सकता है और फिर से वापस आ सकता है। लेकिन रिवर्स की तुलना में एंटीमैटर में परिवर्तित होने के मामले में थोड़ा अंतर है। यह घटना अप्रत्याशित थी और इसकी खोज ने 1980 के नोबेल पुरस्कार को जन्म दिया, लेकिन प्रभाव की भयावहता यह बताने के लिए पर्याप्त नहीं थी कि हमारे ब्रह्मांड में यह बात क्यों हावी है।
भूतिया बीम
इस प्रकार, वैज्ञानिकों ने न्यूट्रिनो पर अपना ध्यान केंद्रित किया है, यह देखने के लिए कि क्या उनका व्यवहार अतिरिक्त मामले की व्याख्या कर सकता है। न्यूट्रीनो उप-परमाणु दुनिया के भूत हैं। केवल कमजोर परमाणु बल के माध्यम से बातचीत करते हुए, वे लगभग सभी पर बातचीत किए बिना मामले से गुजर सकते हैं। पैमाने की भावना देने के लिए, न्यूट्रिनों को आमतौर पर परमाणु प्रतिक्रियाओं में बनाया जाता है और सूर्य के चारों ओर सबसे बड़ा परमाणु रिएक्टर है। सौर न्युट्रीनो के आधे हिस्से से किसी के स्वयं को ढालने के लिए लगभग 5 प्रकाश-वर्ष की गहराई में ठोस सीसा का ले जाएगा। न्यूट्रिनोस वास्तव में बहुत ज्यादा बातचीत नहीं करते हैं।
1998 और 2001 के बीच, प्रयोगों की एक श्रृंखला - सुपर कमिओकांडे डिटेक्टर का उपयोग करने वाला एक, और एक अन्य ने सूडबरी, ओंटारियो में एसएनओ डिटेक्टर का उपयोग किया - यह निश्चित रूप से साबित हुआ कि न्यूट्रिनो एक और आश्चर्यजनक व्यवहार भी प्रदर्शित करते हैं। वे अपनी पहचान बदलते हैं।
भौतिकविदों को तीन अलग-अलग प्रकार के न्यूट्रिनो के बारे में पता है, प्रत्येक एक अद्वितीय उपपरमाण्विक सहोदर के साथ जुड़ा हुआ है, जिन्हें इलेक्ट्रॉन, म्यून्स और टॉस कहा जाता है। इलेक्ट्रॉन वे हैं जो बिजली का कारण बनते हैं और म्यूऑन और ताऊ कण इलेक्ट्रॉनों की तरह बहुत अधिक हैं, लेकिन भारी और अस्थिर हैं।
इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो, म्यूऑन न्यूट्रिनो और ताऊ न्यूट्रिनो नामक तीन प्रकार के न्यूट्रिनो अन्य प्रकार के न्यूट्रिनो में "मॉर्फ" कर सकते हैं और फिर से वापस आ सकते हैं। इस व्यवहार को न्यूट्रिनो दोलन कहा जाता है।
न्यूट्रिनो दोलन एक विशिष्ट क्वांटम घटना है, लेकिन यह वनीला आइसक्रीम की कटोरी के साथ शुरू करने के लिए मोटे तौर पर अनुरूप है और, आप जाने के बाद और एक चम्मच खोजने के लिए, आप वापस आते हैं कि कटोरा आधा वेनिला और आधा चॉकलेट है। न्यूट्रिनो अपनी पहचान को पूरी तरह से एक प्रकार से, प्रकार के मिश्रण से, एक पूरी तरह से अलग प्रकार से और फिर मूल प्रकार में बदल देते हैं।
एंटीन्यूट्रिनो दोलन
न्यूट्रिनोस पदार्थ कण होते हैं, लेकिन एंटीमैटर न्यूट्रिनो, जिसे एंटीन्यूट्रिनोस कहा जाता है, भी मौजूद हैं। और यह एक बहुत ही महत्वपूर्ण प्रश्न है। न्यूट्रिनोस ऑसिलेट, लेकिन क्या एंटीन्यूट्रिनोस भी ऑसिलेट करते हैं और क्या वे न्यूट्रिनो की तरह ही ऑसिलेट करते हैं? पहले प्रश्न का उत्तर हां है, जबकि दूसरे का उत्तर ज्ञात नहीं है।
आइए इसे थोड़ा और पूरी तरह से विचार करें, लेकिन सरलीकृत तरीके से: मान लीजिए कि केवल दो न्यूट्रिनो प्रकार थे - म्यूऑन और इलेक्ट्रॉन। आगे मान लीजिए कि आपके पास विशुद्ध रूप से म्यूऑन प्रकार के न्यूट्रिनो का बीम था। न्यूट्रिनोस एक विशिष्ट गति पर दोलन करते हैं और, चूंकि वे प्रकाश की गति के निकट जाते हैं, वे दूरी के एक कार्य के रूप में दोलन करते हैं जहां से वे निर्मित हुए थे। इस प्रकार, शुद्ध म्यूऑन न्यूट्रिनो का एक बीम कुछ दूरी पर म्यूऑन और इलेक्ट्रॉन प्रकारों के मिश्रण की तरह दिखेगा, फिर शुद्ध रूप से इलेक्ट्रॉन दूसरी दूरी पर और फिर केवल म्यूऑन पर वापस आएगा। एंटीमैटर न्यूट्रिनो समान कार्य करते हैं।
हालांकि, अगर पदार्थ और एंटीमैटर न्यूट्रिनो थोड़ा अलग दरों पर दोलन करते हैं, तो आप उम्मीद करेंगे कि यदि आप उस बिंदु से एक निश्चित दूरी पर हैं जिस पर शुद्ध म्यूओन न्यूट्रिनो या मुऑन एंटीन्यूट्रिनो का एक बीम बनाया गया था, तो आप न्यूट्रिनो मामले में देखेंगे। म्यूऑन और इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो का एक मिश्रण, लेकिन एंटीमैटर न्यूट्रिनो मामले में, आपको एंटीमैटर म्यूऑन और इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो का एक अलग मिश्रण दिखाई देगा। वास्तविक स्थिति इस तथ्य से जटिल है कि तीन प्रकार के न्यूट्रिनो हैं और दोलन बीम ऊर्जा पर निर्भर करते हैं, लेकिन ये बड़े विचार हैं।
न्यूट्रिनोस और एंटीन्यूट्रिनोस द्वारा विभिन्न दोलन आवृत्तियों का अवलोकन इस तथ्य को समझने की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम होगा कि ब्रह्मांड पदार्थ से बना है। यह पूरी कहानी नहीं है, क्योंकि अतिरिक्त नई घटनाएं भी पकड़नी चाहिए, लेकिन पदार्थ और एंटीमैटर न्युट्रीनो के बीच अंतर यह समझाने के लिए आवश्यक है कि ब्रह्मांड में अधिक पदार्थ क्यों है।
न्यूट्रिनो इंटरैक्शन का वर्णन करने वाले वर्तमान प्रचलित सिद्धांत में, एक चर है जो इस संभावना के प्रति संवेदनशील है कि न्यूट्रिनो और एंटीन्यूट्रिनोस अलग-अलग दोलन करते हैं। यदि वह चर शून्य है, तो दो प्रकार के कण समान दरों पर दोलन करते हैं; यदि वह चर शून्य से भिन्न होता है, तो दो कण भिन्न रूप से दोलन करते हैं।
जब T2K ने इस चर को मापा, तो उन्होंने पाया कि यह परिकल्पना के साथ असंगत था कि न्यूट्रिनोस और एंटीन्यूट्रिनोस दोलक पहचान करते हैं। थोड़ा और तकनीकी रूप से, उन्होंने इस चर के लिए संभावित मूल्यों की एक श्रृंखला निर्धारित की। 95 प्रतिशत संभावना है कि उस चर के लिए सही मान उस सीमा के भीतर है और केवल 5 प्रतिशत संभावना है कि असली चर उस सीमा के बाहर है। "कोई अंतर नहीं" परिकल्पना 95 प्रतिशत सीमा के बाहर है।
सरल शब्दों में, वर्तमान माप से पता चलता है कि न्यूट्रिनो और एंटीमैटर न्यूट्रिनो अलग-अलग रूप से दोलन करते हैं, हालांकि निश्चितता बनाने के लिए निश्चितता स्तर तक नहीं बढ़ती है। वास्तव में, आलोचकों का कहना है कि सांख्यिकीय महत्व के इस स्तर के साथ माप बहुत, बहुत संदेह से देखा जाना चाहिए। लेकिन यह निश्चित रूप से एक बहुत ही उत्तेजक प्रारंभिक परिणाम है, और दुनिया के वैज्ञानिक समुदाय में सुधार और अधिक सटीक अध्ययन देखने में बेहद दिलचस्पी है।
T2K प्रयोग एक निश्चित माप करने की उम्मीद में अतिरिक्त डेटा रिकॉर्ड करना जारी रखेगा, लेकिन यह शहर का एकमात्र खेल नहीं है। शिकागो के बाहर स्थित फ़र्मिलाब में, नोवा नामक एक समान प्रयोग उत्तरी मिनेसोटा में न्यूट्रिनो और एंटीमैटर न्यूट्रिनो दोनों की शूटिंग कर रहा है, जिससे टी 2 के को पंच मारने की उम्मीद है। और, भविष्य के लिए और अधिक लग रही है, Fermilab अपने प्रमुख प्रयोग, DUNE (डीप अंडरग्राउंड न्यूट्रिनो एक्सपेरिमेंट), जो इस महत्वपूर्ण घटना का अध्ययन करने के लिए अभी तक बेहतर क्षमता होगी, पर कड़ी मेहनत कर रहा है।
हालांकि T2K परिणाम निश्चित नहीं है और सावधानी बरती जाती है, यह निश्चित रूप से टैंटलाइजिंग है। इस सवाल की व्यापकता को देखते हुए कि हमारे ब्रह्मांड में कोई प्रशंसनीय एंटीमैटर क्यों नहीं है, दुनिया का वैज्ञानिक समुदाय आगे के अपडेट की प्रतीक्षा करेगा।
