सूक्ष्म बूस्टर न्यूट्रिनो प्रयोग (MicroBooNE) वर काम करणाऱ्या शास्त्रज्ञांनी नेचरमध्ये असे परिणाम प्रकाशित केले आहेत जे निर्जंतुकीकरण न्यूट्रिनोचे अस्तित्व नाकारतात (एक काल्पनिक प्रकारचा न्यूट्रिनो जो कमकुवत आण्विक शक्ती, केवळ गुरुत्वाकर्षणाद्वारे संवाद साधणार नाही), एक कण ज्याला वर्तनातील संभाव्य स्पष्टीकरण म्हणून अनेक दशकांपासून सूचित केले गेले होते. हे या क्षेत्रातील सर्वात लोकप्रिय सिद्धांतांपैकी एकाचे दार बंद करते, परंतु रहस्य स्वतःच अद्याप उलगडलेले नाही.
न्यूट्रिनो (लहान, शोधण्यास कठीण मूलभूत कण जे विश्वातील सर्वात मुबलक आहेत) विश्वात सर्वत्र आहेत. “न्यूट्रिनो हे मायावी मूलभूत कण आहेत जे प्रायोगिकरित्या शोधणे कठीण आहे, तरीही ते विश्वातील सर्वात मुबलक कणांपैकी एक आहेत,” डेव्हिड कॅरेटेली, यूसी सांता बार्बरा येथील भौतिकशास्त्राचे सहायक प्राध्यापक म्हणाले. भूतकाळातील प्रयोगांनी अपेक्षेशी जुळणारे परिणाम दर्शविले होते, ज्यामुळे चौथ्या प्रकारच्या न्यूट्रिनोबद्दल अटकळ निर्माण होते, ज्याला निर्जंतुक न्यूट्रिनो म्हणतात. MicroBooNE चा डेटा, तथापि, या कल्पनेला समर्थन देत नाही.
कण भौतिकशास्त्राचे मानक मॉडेल (ज्ञात मूलभूत कण आणि शक्तींचे वर्णन करणारे सैद्धांतिक फ्रेमवर्क, परंतु गुरुत्वाकर्षण, गडद पदार्थ किंवा गडद ऊर्जा यांचा समावेश नाही) बहुतेक ज्ञात कण आणि शक्तींचे स्पष्टीकरण देते, परंतु ते सर्व काही कव्हर करत नाही. फर्मिलॅबचे वरिष्ठ शास्त्रज्ञ मॅथ्यू टोप्स म्हणाले, “आम्हाला माहित आहे की स्टँडर्ड मॉडेल नैसर्गिक जगातल्या अनेक घटनांचे वर्णन करणारे उत्तम काम करते. “आणि त्याच वेळी, आम्हाला माहित आहे की ते अपूर्ण आहे. ते गडद पदार्थ, गडद ऊर्जा किंवा गुरुत्वाकर्षणासाठी खाते नाही.” न्युट्रिनो हे मॉडेल कमी पडणाऱ्या क्षेत्रांपैकी एक आहे. एकेकाळी त्यांच्याकडे वस्तुमान नसल्याचा विचार केला जात होता, परंतु प्रयोगांनुसार ते तीन “फ्लेवर्स” (इलेक्ट्रॉन, म्युऑन आणि टाऊ प्रकारांमध्ये बदलतात जे न्यूट्रिनो ऑसिलेशन नावाच्या प्रक्रियेद्वारे बदलू शकतात), जे त्यांच्याकडे वस्तुमान असल्यासच घडू शकते.
1990 च्या दशकात, लॉस अलामोस आणि फर्मिलॅब येथे केलेल्या प्रयोगांमध्ये असे विचित्र परिणाम आढळले की म्युऑन न्यूट्रिनो इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनोमध्ये बदलत आहेत ज्याचे केवळ तीन स्वादांनी स्पष्टीकरण केले जाऊ शकत नाही. “गेल्या 30 वर्षांपासून या विसंगतींचे सर्वात लोकप्रिय स्पष्टीकरण हे काल्पनिक निर्जंतुक न्यूट्रिनो आहे,” असे मँचेस्टर विद्यापीठातील प्राध्यापक जस्टिन इव्हान्स म्हणाले.
या विसंगतींचा अधिक बारकाईने अभ्यास करण्यासाठी MicroBooNE तयार केले गेले. 2015 आणि 2021 दरम्यान, टीमने फर्मिलॅब येथे न्यूट्रिनो बीम आणि लिक्विड-आर्गॉन डिटेक्टर (आयनीकरणाद्वारे चार्ज केलेले कण ट्रॅक रेकॉर्ड करण्यासाठी अल्ट्रा-कोल्ड लिक्विड आर्गॉन वापरणारे उपकरण) वापरून डेटा गोळा केला. अलीकडील पेपर सर्व पाच वर्षांच्या डेटाचा वापर करून पहिल्या विश्लेषणाचा अहवाल देतो, ज्यामध्ये लक्ष्यावर 1.11×10²¹ प्रोटॉनचे प्रदर्शन होते (प्रवेगक बीममधील किती कण लक्ष्य सामग्रीवर आदळले याचे मोजमाप), पूर्वीच्या निकालांपेक्षा 70% वाढ. अभ्यासात दोन नमुन्यांवर लक्ष केंद्रित करून, कमी-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन-न्यूट्रिनो परस्परसंवादाकडे पाहिले: एक दृश्यमान प्रोटॉनसह आणि एक विरहित. डेटा अंदाजांशी बऱ्यापैकी जुळत आहे, एकत्रित p-मूल्यांसह (योगायोगाने निरिक्षण केलेले परिणाम किती संभवतात याचे सांख्यिकीय उपाय) किमान 26.7%, जरी अंदाज काही प्रदेशांमधील डेटापेक्षा किंचित जास्त होते.
टीमने MiniBooNE इलेक्ट्रॉन-न्यूट्रिनो-सदृश घटनांचे प्रमाण स्पष्ट करण्यासाठी डिझाइन केलेल्या दोन मॉडेलची चाचणी देखील केली. एका मॉडेलने न्युट्रिनो ऊर्जेद्वारे परिणाम उलगडले, तर दुसरे शॉवर ऊर्जा आणि कोन वितरणाशी जुळले. MicroBooNE ने 99% पेक्षा जास्त आत्मविश्वास पातळीवर या मॉडेल्सवर आधारित MiniBooNE जादाचे इलेक्ट्रॉनसदृश स्पष्टीकरण वगळले (एक गृहितक सत्य असण्याच्या विरुद्ध अत्यंत भक्कम पुरावा दर्शविणारा सांख्यिकीय उपाय). “मुळात, आम्ही या दोलन घटनेमुळे नवीन इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनोच्या देखाव्याचा परिणाम शोधत होतो,” कॅरेटेली यांनी स्पष्ट केले. अशा सिग्नलच्या अनुपस्थितीमुळे निर्जंतुक न्यूट्रिनो नाकारले गेले.
हे एक स्पष्टीकरण बंद करत असले तरी, कोडे कायम आहे. “मला वाटते की हे आमच्यासाठी एक नमुना बदल आहे,” कॅरेटेली म्हणाले. संशोधक आता इतर शक्यतांचा शोध घेत आहेत, जसे की फोटॉन किंवा इतर नवीन भौतिकशास्त्र विसंगती स्पष्ट करू शकेल का. दक्षिण डकोटामधील डीप अंडरग्राउंड न्यूट्रिनो एक्सपेरिमेंट (DUNE) सह, क्षितिजावर मोठे प्रयोग सुरू आहेत, जे आतापर्यंत तयार केलेले सर्वात मोठे न्यूट्रिनो डिटेक्टर असेल. “MicroBooNE मोठा आहे – तो शाळेच्या बसच्या आकाराचा आहे. पण DUNE फुटबॉल फील्ड स्केल आहे,” कॅरेटेली म्हणाले. त्याची संवेदनशीलता केवळ न्यूट्रिनोबद्दलच नाही तर विश्वात प्रतिपदार्थापेक्षा जास्त पदार्थ का आहे याचे उत्तर देण्यात मदत करू शकते.
Caratelli जोडले की MicroBooNE मधून शिकलेले धडे भविष्यातील कामाचे मार्गदर्शन करतील. “MicroBooNE ने केलेल्या मुख्य गोष्टींपैकी एक म्हणजे आम्हा सर्वांना आत्मविश्वास दिला आणि उच्च अचूकतेने न्यूट्रिनो मोजण्यासाठी हे तंत्रज्ञान कसे वापरायचे ते आम्हाला शिकवले,” तो म्हणाला. “डिटेक्टरकडे येणाऱ्या डेटाचे विश्लेषण कसे करायचे याविषयी आम्ही मायक्रोबूएन सोबत जे शिकलो ते सर्व थेट DUNE ला लागू होते.”
स्रोत: UC सांता बार्बरा, APS
हा लेख AI च्या काही मदतीने व्युत्पन्न केला गेला आणि एका संपादकाने त्याचे पुनरावलोकन केले. अंतर्गत कॉपीराइट कायदा 1976 चे कलम 107या सामग्रीचा उपयोग बातम्यांच्या अहवालासाठी केला जातो. वाजवी वापर हा कॉपीराइट कायद्याद्वारे परवानगी असलेला वापर आहे जो अन्यथा उल्लंघन करू शकतो.
