न्यूट्रिनो, कॉस्मोलॉजी और घरेलू परियोजनाओं के बारे में थोड़ा सा

आइसक्यूब के बारे में एक लेख से प्रेरित होकर और पहला न्यूट्रिनो सीधे उत्पन्न हुआ ।
निस्संदेह, यह न्यूट्रिनो खगोल भौतिकी के लिए एक महान उपलब्धि है, और सामान्य भौतिकी में समग्र रूप से। हिग्स बोसोन की खोज के पैमाने पर तुलनीय घटना, और कोई कम दिलचस्प नहीं। हालाँकि, मैं लेख में वर्णित दोनों बिंदुओं और उस पर टिप्पणियों में स्पष्ट करना चाहूंगा।

सबसे पहले, प्रक्रिया का सार

जैसा कि मूल लेख में उल्लेख किया गया है, उच्च-ऊर्जा न्यूट्रिनो का पता लगाने के लिए अंटार्कटिक बर्फ में बड़ी संख्या में पता लगाने वाले तत्व (फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब) जमे हुए थे। समस्या यह है कि न्यूट्रिनो के पास चार्ज नहीं है, व्यावहारिक रूप से द्रव्यमान नहीं है और लगभग पदार्थ के साथ बातचीत नहीं करता है। वुल्फगैंग पाउली के रूप में, जिन्होंने अपने अस्तित्व की भविष्यवाणी की:

मैंने आज कुछ भयानक किया। एक सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी को ऐसा कभी नहीं करना चाहिए। मैंने कुछ ऐसा सुझाया जो कभी भी प्रयोगात्मक रूप से सत्यापित नहीं किया जा सकता था।

हालांकि, बाद में 1934 में, वाविलोव-चेरेंकोव विकिरण की खोज की गई थी, जो एक माध्यम में प्रकाश की गति से अधिक गति के साथ गति करने वाले एक कण के लुमिनेशन का वर्णन करता है (अर्थात एक माध्यम में, चूंकि वैक्यूम में प्रकाश की गति शास्त्रीय भौतिकी में पार नहीं की जा सकती)। यह इस प्रक्रिया है जिसका उपयोग न्यूट्रिनो का पता लगाने के लिए किया जाता है, जो कि अत्यंत दुर्लभ है, फिर भी संबंधित लेप्टोन को जन्म देते हुए, पदार्थ के साथ बातचीत करते हैं। ये कण न्युट्रीनो ऊर्जा के शेर के हिस्से को छीन लेते हैं, जो उन्हें माध्यम में प्रकाश की गति से अधिक समान गति से माध्यम में स्थानांतरित करने की अनुमति देता है, और वे चमकते हैं। यह प्रकाश पानी या बर्फ में स्वतंत्र रूप से (कम दूरी पर) फैलता है, और इस प्रकाश का पता PMTs द्वारा लगाया जाता है।

न्यूट्रिनो के प्रकार

भौतिकी वर्तमान में तीन प्रकार के न्यूट्रिनो को जानता है - तीन प्रकार के ज्ञात लेप्टान: इलेक्ट्रॉन, म्यूऑन और ताऊ न्यूट्रिनो। तथाकथित तथाकथित बाँझ न्यूट्रिनो - न्यूट्रिनो के साथ शून्य लेप्टान संख्या के अस्तित्व की भी भविष्यवाणी की गई है (और कुछ हद तक पुष्टि की गई है)। इस तरह के एक कण एक कमजोर बातचीत में भाग नहीं लेंगे, और इसलिए पदार्थ के साथ बातचीत नहीं करेंगे और संबंधित लेप्टान को जन्म देंगे। जीवाणुरहित न्यूट्रिनों को चेरनकोव डिटेक्टर के साथ नहीं पकड़ा जा सकता है। इन बाँझ न्यूट्रिनो का न्यूट्रिनो दोलन की प्रक्रियाओं में अध्ययन किया जाता है - एक प्रकार के न्यूट्रिनो के एक दूसरे प्रकार के न्यूट्रिनो में सहज परिवर्तन। हालांकि, इस तरह की प्रक्रिया का अध्ययन करने के लिए, हमें यह जानना होगा कि कौन से न्यूट्रिनो उड़ गए और कौन से लोग अपने गंतव्य तक पहुंच गए। अंतर से, हम कह सकते हैं कि सामग्री प्रक्रिया में बदल गई है। ऐसे प्रयोगों के लिए, त्वरक में उत्पन्न न्यूट्रिनो का उपयोग किया जाता है, क्योंकि हम जानते हैं कि हमने कौन से कण बनाए और जिन्हें हमने बाद में पकड़ा।

निस्पंदन प्रणाली

डिटेक्टर को नीचे की ओर निर्देशित किया जाता है और, तदनुसार, पूरी पृथ्वी को एक फिल्टर के रूप में उपयोग करता है। यह आवश्यक है क्योंकि "ऊपर से" ब्रह्मांडीय किरणों की धारा बहुत बड़ी संख्या में पृष्ठभूमि की घटनाओं का निर्माण करती है, जिसके आगे चरम दुर्लभ न्यूट्रिनो अंत: क्रियाओं को समझना असंभव है। पृथ्वी के माध्यम से उड़ने वाला एक न्यूट्रिनो पदार्थ के साथ परस्पर क्रिया करता है, जिससे एक म्यूऑन या इलेक्ट्रान बनता है (न्यूट्रिनो के प्रकार के आधार पर)। इलेक्ट्रॉन पदार्थ के साथ अच्छी तरह से बातचीत करता है और एक शक्तिशाली, लेकिन छोटी बौछार बनाता है, जो डिटेक्टर में एक उज्ज्वल बिंदु के रूप में दिखाई देता है। म्यूऑन पृथ्वी की मोटाई में एक निश्चित दूरी तक उड़ने में सक्षम है और वाविलोव-चेरेंकोव प्रभाव का उपयोग करके, एक लंबा ट्रैक बनाता है जिसके द्वारा आप कण की गति की दिशा निर्धारित कर सकते हैं। म्यूऑन अपने रास्ते में पदार्थ को भी आयनित करता है, जिससे पूरे ट्रैक में छोटे-छोटे वर्षा होते हैं। इन वर्षा की तीव्रता का उपयोग न्यूट्रिनो ऊर्जा को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है।
पृथ्वी के केंद्र में पैदा हुए न्यूट्रिनो के रूप में, वे बीटा क्षय के परिणामस्वरूप पैदा हुए हैं, जिसका अर्थ है कि विशाल बहुमत इलेक्ट्रॉनिक (दोलनों को छोड़कर) हैं। इन न्यूट्रिनो में बहुत कम ऊर्जा होती है, जो डिटेक्टर में अंतर करना आसान है। और चूंकि इंटरैक्शन क्रॉस सेक्शन ऊर्जा के साथ बढ़ता है, तो वे परिमाण के कई आदेशों को कम बार बातचीत करते हैं।

न्यूट्रिनो टेलिस्कोप

आइसक्यूब, निश्चित रूप से, पहला न्यूट्रिनो टेलिस्कोप नहीं है। उनकी कहानी ड्यूमंड डिटेक्टर से फैलती है, हवाई द्वीप तक पहुंचाई जाती है, इस पर काम 1994 में बंद कर दिया गया था। इसके बाद बाइकाल NT200, अमेरिकन अमांडा (आइसक्यूब के पूर्ववर्ती), यूरोपीय अंटार्क, ग्रीक नेस्टर, इतालवी निमो था। लेकिन ये सभी छोटे डिटेक्टर हैं, जिन पर बहुत महत्वपूर्ण परिणाम प्राप्त हुए थे, लेकिन उनकी क्षमता पहले ही समाप्त हो गई है। हां, एक बार बाइकाल न्यूट्रिनो टेलिस्कोप दुनिया का पहला बड़ा (उस समय) प्राकृतिक वातावरण में चलने वाला न्यूट्रिनो डिटेक्टर था। और यह उज्ज्वल सोवियत संघ में हासिल नहीं किया गया था। 1993 से 1998 की अवधि में लोगों के एक छोटे समूह की बाधाओं के खिलाफ दूरबीन का निर्माण किया गया था।
लेकिन आधुनिक भौतिकी को एक घन किलोमीटर के क्रम के प्रभावी आयतन के साथ बड़े पैमाने पर डिटेक्टरों की आवश्यकता होती है। दुनिया में केवल एक ऐसा डिटेक्टर है - अमेरिकन आइसक्यूब। एकीकृत यूरोपीय डिटेक्टर KM3NeT के लिए एक परियोजना और नए बैकाल डिटेक्टर NT1000 के लिए एक परियोजना भी है। हालांकि, यूरोप में और रूस में ... रूस में एक संकट है - FANO।

इन 28 न्यूट्रिनों की विशिष्टता क्या है?

और ऊर्जा में विशिष्टता। इस तरह का एक ग्रेसन-ज़ेटसेपिन-कुज़मिन प्रभाव है जो पृथ्वी पर 10 ¹⁹ ईवी से ऊपर की ऊर्जा के साथ ब्रह्मांडीय विकिरण का पता लगाने पर प्रतिबंध लगाता है। ब्रह्मांड की खोज करते समय न्यूट्रिनो इस लाइन को पार करने का हमारा एकमात्र मौका है। और इस तरह की ऊर्जा का एक न्यूट्रिनो एक प्रत्यक्ष-निर्मित न्यूट्रिनो है, जिसका जन्म कहीं दूर, किसी प्रक्रिया के साथ, संभवतः अभी भी पूरी तरह से हमारे लिए अज्ञात है। और एक सुपरनोवा से न्यूट्रिनो एक प्रसिद्ध स्रोत से न्यूट्रिनो हैं, और ये 28 घटनाएं खुद हमें नए स्रोत दिखाएंगी जो हम कभी अन्य माध्यमों से नहीं देख सकते हैं (कम से कम विज्ञान और प्रौद्योगिकी के आधुनिक विकास के ढांचे में)।

रूसियों ने हार नहीं मानी

इस तथ्य के बावजूद कि न्यूट्रिनो टेलीस्कोप का निर्माण कठिन, महंगा और आधुनिक वास्तविकताओं में है, व्यावहारिक रूप से असंभव है, बैकल सहयोग अपनी सुविधा बनाने के लिए जारी है। समस्या यह है कि डिटेक्टर पृथ्वी के माध्यम से देख रहा है, और इस संबंध में हमारे पास एक फायदा है जो अमेरिकियों के पास कभी नहीं होगा। आकाशगंगा का केंद्र - हमारे ब्रह्मांड का सबसे दिलचस्प हिस्सा दक्षिणी गोलार्ध में स्थित है। इस संबंध में, यूरोपीय परियोजना रूसी परियोजना के लिए एक प्रतियोगी है, और आइसक्यूब इसका पूरक है, क्योंकि यह विपरीत दिशा में दिखता है। इसके अलावा, अंटार्कटिक बर्फ पर शुद्ध (अभी तक) बैकल पानी के कुछ ऑप्टिकल फायदे हैं। और अगर बाइकाल परियोजना पूरी हो जाती है, तो यह संभावना है कि प्राप्त डेटा अमेरिकियों की तुलना में अधिक दिलचस्प होगा।

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