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ये न्यू जाइंट न्यूट्रिनो डिटेक्टर्स स्पैन थ्री स्टेट्स होंगे


दून, डीप अंडरग्राउंड न्यूट्रिनो एक्सपेरिमेंट (DUNE) ने नई सुविधा के लिए जल्द ही अपनी जमीन को तोड़ दिया, जो कि भ्रमपूर्ण न्यूट्रिनो कण के रहस्यों को उजागर करेगा।

यूएस $ 1 बिलियन वर्तमान में शिकागो में मुख्य सुविधा से सैकड़ों किलोमीटर दूर नए डिटेक्टरों के साथ परियोजना का उन्नयन किया जा रहा है। लगभग 1300 किमी दूर प्रयोगशाला के नीचे, शोधकर्ता पृथ्वी की सतह से 1.5 किलोमीटर नीचे नए डिटेक्टर स्थापित कर रहे हैं।

सबटॉमिक पार्टिकल्स को शिकागो से सैनफोर्ड लैब तक अर्थ मंटल के माध्यम से शूट किया जाएगा जहां बड़े पैमाने पर डिटेक्टर सैकड़ों किलोमीटर दूर कणों का पता लगाएंगे।

DUNE प्रयोग और सुविधाएं [Image Source:ड्यून]

न्यूट्रिनो क्यों?

न्यूट्रीनो, इलेक्ट्रॉन के कई समानताओं के साथ उप-परमाणु कण हैं, केवल न्यूट्रिनोस कोई चार्ज नहीं करते हैं और अविश्वसनीय रूप से हल्के होते हैं। ब्रह्मांड में सबसे प्रचुर मात्रा में कुछ कण हैं, फिर भी वे शायद ही कभी पदार्थ के साथ बातचीत करते हैं। साइंटिफिक अमेरिकन के अनुसार, "किसी भी चीज़ के साथ बातचीत करने से पहले एक कम ऊर्जा वाले न्यूट्रिनो सामान्य प्रकाश के कई वर्षों से गुजरेगा।"

1970 में हाइड्रोजन बबल चैंबर में देखा गया पहला न्यूट्रिनो। तस्वीर में अदृश्य न्यूट्रिनो, चित्र में दिखाई देने वाली गहरी रेखाओं का निर्माण करता है। [छवि स्रोत: आर्गन राष्ट्रीय प्रयोगशाला / विकिमीडिया कॉमन्स]

कणों का पता लगाना एक बेहद कठिन चुनौती है। हालाँकि, न्यूट्रिनो के बारे में हालिया खोजें वैज्ञानिकों को पदार्थ, ऊर्जा, अंतरिक्ष और समय के मूलभूत गुणों को बेहतर ढंग से समझने में मदद कर रही हैं।

"वे भी नई, विदेशी शारीरिक प्रक्रियाओं का अनावरण कर सकते हैं जो अब तक हमारी पहुंच से परे हैं," ड्यून बताते हैं।

पिछले कुछ दशकों में, शोधकर्ताओं ने धीरे-धीरे और श्रमसाध्य रूप से, न्यूट्रिनो के राज्यों - या स्वादों की खोज की है। वर्तमान शोध तीन स्वादों को इंगित करता है जो एक स्वाद से दूसरे स्वाद में बदलने की क्षमता रखते हैं।

"इन परिणामों से संकेत मिलता है कि प्रत्येक न्यूट्रिनो स्वाद राज्य तीन अलग-अलग नॉनजेरो मास राज्यों का एक मिश्रण है, और आज तक मानक मॉडल से परे भौतिकी के लिए सबसे सम्मोहक साक्ष्य प्रदान करता है। एक एकल प्रयोग में, DUNE तीन-स्वाद के व्यापक अन्वेषण को सक्षम करेगा। अभूतपूर्व विस्तार के साथ न्यूट्रिनो भौतिकी का मॉडल, "DUNE उनकी ऑनलाइन वेबसाइट पर वर्णन करता है।

वर्तमान में नीचे स्थापित किए जा रहे नए डिटेक्टर न्यूट्रॉन स्टार के जन्म के दौरान बनाई गई संपत्तियों में एक दुर्लभ झलक देंगे। इसके अलावा, भविष्य में, यह परियोजना वैज्ञानिकों को ब्लैक होल के जन्म का भी गवाह बना सकती है।

कण डिटेक्टर सुपरनोवा द्वारा उत्सर्जित न्यूट्रिनो का पता लगा सकते हैं, इस उदाहरण में, सुपरनोवा SN1987A से। [छवि स्रोत:ड्यून]

वैज्ञानिकों को उम्मीद है कि न्यूट्रिनो के रहस्यों को उजागर करने से, वे ब्रह्मांड के शुरुआती दिनों में कैसे बने पदार्थ को कम कर पाएंगे। फिर, अनुसंधान का उपयोग नई और विदेशी भौतिक प्रक्रियाओं को बनाने के लिए किया जा सकता है जो इस प्रकार बड़े पैमाने पर वैज्ञानिक समुदाय को दूर कर चुके हैं।

शायद, इससे भी अधिक मौलिक रूप से, शोधकर्ताओं को उम्मीद है कि नई खोज एक समीकरण के तहत सभी ज्ञात बलों को एकजुट करने और उनका वर्णन करने में मदद करेगी। शोध।

कैसे DUNE न्यूट्रिनो का पता लगाएगा

जैसा कि पहले बताया जा चुका है, न्यूट्रिनों में घनीभूत पदार्थ से यात्रा करने की त्रुटिहीन क्षमता होती है, जैसे कि पृथ्वी का मेंटल, बिना किसी परमाणु के साथ बातचीत किए। जैसे-जैसे वे गुजरते हैं, वे बिना किसी निशान के पीछे चले जाते हैं। एक भी बातचीत का अवलोकन करने के लिए बड़े पैमाने पर डिटेक्टर की आवश्यकता होती है जो कई वर्षों तक काम करना चाहिए।

दूर का डिटेक्टर

अधिकांश डिटेक्टरों के विपरीत, जो भारी पानी का उपयोग करते हैं, ड्यून फार डिटेक्टर, सैनफोर्ड लैब साइट पर योजनाबद्ध बड़े पैमाने पर न्यूट्रिनो डिटेक्टर के लिए एक "अत्याधुनिक तरल आर्गन टाइम-प्रोजेक्शन चैंबर (एलआरटीपी) तकनीक का उपयोग करेगा," ड्यूने के अनुसार।

दून दूर डिटेक्टर वर्तमान में लीड, साउथ डकोटा में सैनफोर्ड अंडरग्राउंड रिसर्च फैसिलिटी में 1,475 मीटर भूमिगत स्थापित किया जा रहा है। [छवि स्रोत:ड्यून]

दून सुदूर स्थित चार क्रायोस्टैट डिटेक्टर एक संयुक्त कुल का आयोजन करेंगे 70,000 टन तरल आर्गन जो 1000 किलोमीटर से अधिक दूरी पर उत्सर्जित न्यूट्रिनो के लक्ष्य के रूप में कार्य करेगा। आर्गन को तरल अवस्था में रखने के लिए, एक केंद्रीय शीतलन इकाई तरल को एक ठंड में रखती है -184 डिग्री सेल्सियस

चार क्रायोजेनिक डिटेक्टर जिसमें 17,000 टन आर्गन होता है, जो न्यूट्रिनो के लिए लक्ष्य के रूप में कार्य करता है। एक केंद्रीय शीतलन इकाई आर्गन को शून्य से 184 डिग्री सेल्सियस नीचे रखती है। [छवि स्रोत:ड्यून]

डिटेक्टर के अंदर वायर प्लेन होते हैं जो अप्रत्यक्ष रूप से होने वाली हर टक्कर की संख्या और ऊर्जा के स्तर को मापते हैं। डिटेक्टर एक प्रणाली को सिग्नल भेजते हैं जो डेटा की व्याख्या करता है, एक व्यक्तिगत न्यूट्रिनो बातचीत के प्रक्षेपवक्र को सही ढंग से मैप कर रहा है।

वायर प्लेन अप्रत्यक्ष रूप से आर्गन के साथ न्यूट्रिनो इंटरैक्शन का पता लगाते हैं। [छवि स्रोत:ड्यून]

जब एक न्यूट्रिनो डिटेक्टर में आर्गन के साथ बातचीत करता है, तो म्यूऑन और प्रोटॉन कणों को बाहर निकाल दिया जाता है। फिर, उत्सर्जित कण तरल आर्गन से इलेक्ट्रॉनों को ढीला करते हैं। फिर तार के विमानों द्वारा आवेश का पता लगाया जा सकता है। इंटरैक्शन कण पटरियों के पीछे छोड़ देता है जो एक परिष्कृत कंप्यूटर सिस्टम एकत्र डेटा के इनपुट के साथ एक दृश्य छवि में संकलित करता है।

एक न्यूट्रिनो के बाद तरल कण के साथ बातचीत के बाद बनाए गए कण ट्रेस। [छवि स्रोत:ड्यून]

नीचे दिया गया वीडियो दिखाता है कि क्या होता है जब एक न्यूट्रिनो आर्गन के साथ बातचीत करता है।

ब्रह्मांडीय किरणों से डिटेक्टरों का परिरक्षण

एक किलोमीटर से अधिक दूरी पर डिटेक्टरों को दफनाना अधिक भारी लगता है, हालांकि यह पूरी तरह से ब्रह्मांडीय किरणों से डिटेक्टरों को ढालने के लिए आवश्यक है। बाह्य अंतरिक्ष से उत्पन्न होने वाली कॉस्मिक किरणें उच्च-ऊर्जा कण के साथ ऊपरी वायुमंडल पर लगातार बमबारी करती हैं - आमतौर पर प्रोटॉन। प्रत्येक अंतःक्रिया कणों की बौछार करती है जो पृथ्वी पर प्रवाहित होती है।

डिटेक्टर अति संवेदनशील होते हैं, और उच्च ऊर्जा वाले कण डिटेक्टरों को बाधित या नुकसान पहुंचाने के लिए पर्याप्त ऊर्जा ले जाते हैं। कण इतनी बार बौछार करते हैं, DUNE भविष्यवाणी करता है कि "कॉस्मिक-रे म्यून्स आपके हाथ से प्रति सेकंड एक से अधिक की दर से गुजरते हैं।"

न्यूट्रॉन भौतिकी अभी भी अपनी प्रारंभिक अवस्था में है, हालांकि, दुनिया भर में लगातार कई और डिटेक्टरों का निर्माण किया जा रहा है। हालांकि मायावी कण अभी भी एक बड़ा रहस्य बने हुए हैं, वैज्ञानिकों को उम्मीद है कि नए डन डिटेक्टर डिटेक्टरों और अन्य प्रयोगों के साथ, वैज्ञानिक कणों और ब्रह्मांड के आंतरिक कामकाज को एक साथ टुकड़ा करने में सक्षम होंगे जैसा कि हम जानते हैं।

के जरिएड्यून

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मैवरिक बेकर द्वारा लिखित


वीडियो देखना: The Elusive Neutrino and The Nature Of The Cosmos (नवंबर 2021).