30 साल की पहेली
तीन दशकों से, भौतिक विज्ञानी न्यूट्रिनो से जुड़े प्रयोगों में लगातार विसंगति से हैरान हैं - ये भूतिया कण जो पदार्थ के साथ मुश्किल से बातचीत करते हैं। तथाकथित 'गैलियम विसंगति' पहली बार 1990 के दशक में सामने आई जब गैलियम, एक नरम चांदी जैसी धातु का उपयोग करने वाले डिटेक्टरों ने सैद्धांतिक भविष्यवाणियों की तुलना में लगातार कम न्यूट्रिनो देखे। यह कमी एक नए प्रकार के कण, शायद एक बाँझ न्यूट्रिनो, के अस्तित्व की संभावना की ओर इशारा करती है, जिसका ब्रह्मांड की हमारी समझ पर गहरा प्रभाव पड़ सकता है। लेकिन एक नए अध्ययन से पता चलता है कि यह विसंगति एक अधिक सांसारिक कारण से समझाई जा सकती है: इन प्रयोगों को कैलिब्रेट करने के लिए उपयोग की जाने वाली परमाणु प्रतिक्रिया दरों की गणना में त्रुटियाँ।
गैलियम विसंगति की व्याख्या
गैलियम-आधारित न्यूट्रिनो डिटेक्टर एक विशिष्ट परमाणु प्रतिक्रिया का उपयोग करके काम करते हैं: जब एक न्यूट्रिनो गैलियम-71 नाभिक के साथ बातचीत करता है, तो यह जर्मेनियम-71 में बदल सकता है, एक इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करता है। जर्मेनियम उत्पादन की दर को मापकर, वैज्ञानिक न्यूट्रिनो प्रवाह का अनुमान लगा सकते हैं। हालाँकि, 1990 के दशक से, GALLEX और SAGE जैसे प्रयोगों ने अपेक्षित न्यूट्रिनो की संख्या में लगभग 10-20% की कमी की सूचना दी है। इस कमी को शुरू में बाँझ न्यूट्रिनो के संभावित अस्तित्व के लिए जिम्मेदार ठहराया गया था - काल्पनिक कण जो केवल गुरुत्वाकर्षण के माध्यम से बातचीत करते हैं और कमजोर परमाणु बल के माध्यम से नहीं। यदि बाँझ न्यूट्रिनो मौजूद हैं, तो वे नियमित न्यूट्रिनो के साथ दोलन कर सकते हैं, जिससे पता लगाने की दर कम हो जाती है।
लेकिन भौतिकविदों की एक टीम द्वारा प्रकाशित नया अध्ययन एक अलग स्पष्टीकरण प्रस्तुत करता है। उनका तर्क है कि गैलियम पर न्यूट्रिनो कैप्चर दर के लिए सैद्धांतिक गणना, जो परमाणु भौतिकी मॉडल पर आधारित हैं, थोड़ी गलत हो सकती हैं। इन गणनाओं को संशोधित करके, विसंगति पूरी तरह से गायब हो सकती है, बिना नई भौतिकी की आवश्यकता के।
परमाणु भौतिकी पर पुनर्विचार
टीम ने तथाकथित 'बेथे-हीटलर' प्रक्रिया पर ध्यान केंद्रित किया, जो बताती है कि न्यूट्रिनो नाभिक के साथ कैसे बातचीत करते हैं। विशेष रूप से, उन्होंने हाल के परमाणु प्रयोगों से अधिक सटीक डेटा का उपयोग करके क्रॉस-सेक्शन - एक न्यूट्रिनो के गैलियम नाभिक के साथ बातचीत करने की संभावना - का पुनर्मूल्यांकन किया। उन्होंने पाया कि पहले इस्तेमाल किए गए क्रॉस-सेक्शन मानों को कम करके आंका गया था, जिससे अपेक्षित न्यूट्रिनो गिनती बहुत अधिक थी। जब उन्होंने इन मानों को सही किया, तो अनुमानित न्यूट्रिनो की संख्या प्रयोगात्मक अनिश्चितताओं के भीतर देखी गई गिनती से मेल खाती थी।
यह खोज महत्वपूर्ण है क्योंकि यह सुझाव देती है कि गैलियम विसंगति बाँझ न्यूट्रिनो के लिए सबूत नहीं हो सकती है। इसके बजाय, यह न्यूट्रिनो प्रयोगों की व्याख्या में सटीक परमाणु डेटा के महत्व पर प्रकाश डालता है। टीम की गणना गैलियम और जर्मेनियम समस्थानिकों की परमाणु संरचना के विस्तृत विश्लेषण पर आधारित थी, जिसमें अत्याधुनिक सैद्धांतिक मॉडल और कण त्वरक से प्रयोगात्मक डेटा का उपयोग किया गया था।
न्यूट्रिनो भौतिकी के लिए निहितार्थ
यदि नई व्याख्या सही है, तो यह एक लंबे समय से चली आ रही विसंगति को हल करेगा और बाँझ न्यूट्रिनो के लिए कुछ संकेतों में से एक को खारिज कर देगा। बाँझ न्यूट्रिनो डार्क मैटर के लिए एक लोकप्रिय उम्मीदवार हैं और कण भौतिकी में विभिन्न विसंगतियों की व्याख्या कर सकते हैं, लेकिन उनका अस्तित्व अभी भी अपुष्ट है। नया अध्ययन बाँझ न्यूट्रिनो को निश्चित रूप से बाहर नहीं करता है, लेकिन यह उनके लिए सबूत के रूप में गैलियम विसंगति को हटा देता है।
हालाँकि, सभी भौतिक विज्ञानी आश्वस्त नहीं हैं। कुछ का तर्क है कि संशोधित गणना नई अनिश्चितताएँ पेश कर सकती हैं, और यह विसंगति अभी भी नई भौतिकी का संकेत हो सकती है। अन्य बताते हैं कि MiniBooNE और LSND जैसे अन्य प्रयोगों ने भी विसंगतियों की सूचना दी है जिन्हें बाँझ न्यूट्रिनो द्वारा समझाया जा सकता है। फिर भी, नया अध्ययन एक प्रशंसनीय और परीक्षण योग्य वैकल्पिक स्पष्टीकरण प्रदान करता है।
भविष्य के प्रयोग
बहस जारी रहने की संभावना है, लेकिन भविष्य के प्रयोग इसे सुलझाने में मदद कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, BEST (बैक्सन एक्सपेरिमेंट ऑन स्टेराइल ट्रांज़िशन) प्रयोग, जो एक शक्तिशाली कृत्रिम न्यूट्रिनो स्रोत का उपयोग करता है, ने पहले ही डेटा प्रदान किया है जिसे नई गणनाओं के साथ पुनः विश्लेषित किया जा सकता है। इसके अतिरिक्त, JUNO और हाइपर-कामियोकांडे जैसे आगामी प्रयोग, जो न्यूट्रिनो गुणों को सटीक रूप से मापने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, और अधिक अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकते हैं।
नया अध्ययन अधिक सटीक परमाणु डेटा की आवश्यकता पर भी जोर देता है। जैसे-जैसे न्यूट्रिनो प्रयोग अधिक संवेदनशील होते जाते हैं, अंतर्निहित परमाणु भौतिकी की सटीकता तेजी से महत्वपूर्ण होती जाती है। यह कार्य दर्शाता है कि यहां तक कि अच्छी तरह से समझी जाने वाली प्रक्रियाओं में भी सूक्ष्म त्रुटियां हो सकती हैं जो बड़ी गलत व्याख्याओं को जन्म दे सकती हैं।
निष्कर्ष
लापता न्यूट्रिनो का 30 साल का रहस्य आखिरकार हल हो सकता है, नए कण की खोज से नहीं, बल्कि ज्ञात भौतिकी की हमारी समझ को परिष्कृत करके। जबकि बाँझ न्यूट्रिनो का अस्तित्व एक खुला प्रश्न बना हुआ है, यह अध्ययन दिखाता है कि परमाणु विवरणों पर सावधानीपूर्वक ध्यान स्पष्ट विसंगतियों को हल कर सकता है। जैसे-जैसे क्षेत्र आगे बढ़ता है, परमाणु भौतिकी और कण भौतिकी के बीच परस्पर क्रिया खोज का एक समृद्ध स्रोत बनी रहेगी।
यह लेख न्यू साइंटिस्ट की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें।
Originally published on newscientist.com
