ब्रह्मांड के सबसे दुर्लभ कणों के लिए एक गुब्बारा मिशन
NASA का Payload for Ultrahigh Energy Observations, या PUEO, एक असामान्य वैज्ञानिक धारणा पर आधारित है: यदि आप जिन कणों का अध्ययन करना चाहते हैं वे अत्यंत दुर्लभ और अकल्पनीय रूप से ऊर्जावान हैं, तो आपको अपने डिटेक्टर में किसी महाद्वीप के एक हिस्से को बदलना पड़ सकता है। मिशन ने लगभग यही किया, जब उसने अंटार्कटिका के ऊपर ऊंचाई पर उड़ान भरी और नीचे की बर्फीली सतह को एक विशाल लक्ष्य आयतन के रूप में इस्तेमाल किया, ताकि उन रेडियो संकेतों का पता लगाया जा सके जो तब उत्पन्न होते हैं जब अतिउच्च-ऊर्जा न्यूट्रिनो बर्फ के साथ परस्पर क्रिया करते हैं।
यह मिशन NASA के Astrophysics Pioneers Program का हिस्सा है और हाल ही में अपनी पहली उड़ान पूरी की, जब इसे 20 दिसंबर, 2025 को McMurdo Station के पास स्थित एजेंसी की Long Duration Balloon Facility से प्रक्षेपित किया गया था। यह लगभग 120,000 फीट की ऊंचाई पर 23 दिनों तक हवा में रहा, फिर लॉन्च स्थल से लगभग 120 मील दूर उतरा।
न्यूट्रिनो इतने महत्वपूर्ण क्यों हैं
PUEO जिन कणों की तलाश कर रहा है, वे केवल पहचान में कठिन नहीं हैं; वे वैज्ञानिक रूप से मूल्यवान भी हैं, ठीक इसलिए क्योंकि उन्हें रोकना बहुत मुश्किल है। अतिउच्च-ऊर्जा न्यूट्रिनो विशाल दूरी तक सीधी रेखाओं में बिना अवशोषित हुए यात्रा कर सकते हैं, और ब्रह्मांड के कुछ सबसे चरम परिवेशों से जानकारी साथ लाते हैं। NASA के अनुसार, गैलेक्टिक केंद्रों में पदार्थ को आकर्षित करने वाले अतिविशाल ब्लैक होल, न्यूट्रॉन तारा विलय, और अन्य शक्तिशाली खगोलीय त्वरक संभावित स्रोत हैं।
क्योंकि ये कण विशाल दूरियों के बावजूद दिशात्मक और ऊर्जा-संबंधी जानकारी बनाए रखते हैं, वे शोधकर्ताओं को यह जांचने में मदद कर सकते हैं कि सबसे अधिक ऊर्जा वाले कॉस्मिक रे कहाँ से आते हैं और किन भौतिक प्रक्रियाओं ने उन्हें उत्पन्न किया। यह डेटा पृथ्वी पर मानव-निर्मित त्वरकों की पहुंच से परे ऊर्जाओं पर भौतिकी की भी परीक्षा ले सकता है।
PUEO अदृश्य घटनाओं को कैसे सुनता है
PUEO, Antarctic Impulsive Transient Antenna, या ANITA, के पीछे की अवधारणा को आगे बढ़ाता है और विस्तारित करता है, जिसने 2006 से 2016 के बीच चार सफल गुब्बारा मिशन किए थे। ANITA की तरह, PUEO में रेडियो-आवृत्ति एंटेना, ऑनबोर्ड डेटा अधिग्रहण प्रणालियां, तथा नेविगेशन और कमांड हार्डवेयर का एक सेट है। इसका काम उन क्षणिक रेडियो संकेतों का पता लगाना है जो बर्फ में न्यूट्रिनो की परस्पर क्रियाओं से अपेक्षित संकेत से मिलते-जुलते हैं।
यह उपकरण पृथ्वी के वायुमंडल में वायु-प्रपात उत्पन्न करने वाले उच्च-ऊर्जा कॉस्मिक किरणों से आने वाले रेडियो उत्सर्जनों का भी पता लगा सकता है। ये संकेत सीधे उपकरण तक पहुंच सकते हैं या पहचान से पहले बर्फ से परावर्तित हो सकते हैं। यह दोहरी क्षमता मिशन के वैज्ञानिक लाभ को बढ़ाती है, जिससे यह न्यूट्रिनो की खोज और चरम कॉस्मिक-रे घटनाओं के अध्ययन दोनों में योगदान दे सकता है।
सीमित मंच में भरी गई तकनीकी प्रगति
NASA इस बात पर जोर देता है कि PUEO की संवेदनशीलता तकनीक विकास और गुब्बारा मंच की भौतिक सीमाओं के भीतर सावधानीपूर्वक अनुकूलन का परिणाम है। मिशन ने इंटरफेरोमेट्रिक ट्रिगरिंग के माध्यम से अपनी पहचान सीमा कम की, एक कड़े रूप से सीमित उपकरण आयतन में अधिक चैनल फिट किए, और वायु-प्रपातों की विशेषताओं को समझने के लिए एक निम्न-आवृत्ति उपकरण जोड़ा।
ये तकनीकी विवरण महत्वपूर्ण हैं, क्योंकि अग्रणी कण खगोलभौतिकी अक्सर किसी एक नाटकीय आविष्कार से नहीं, बल्कि संवेदनशीलता, बैंडविड्थ, संकेत-भेद और प्रणाली एकीकरण में कई क्रमिक सुधारों से आगे बढ़ती है। एक गुब्बारा मिशन पर द्रव्यमान, शक्ति और आयतन की सख्त सीमाएं होती हैं, इसलिए पहचान क्षमता में कोई भी सुधार असमान रूप से अधिक मूल्यवान हो जाता है।
अंटार्कटिका क्यों केंद्र में बना रहता है
अंटार्कटिका केवल एक नाटकीय पृष्ठभूमि नहीं है। यह माप रणनीति के लिए अनिवार्य है। बर्फीली सतह एक विशाल परस्पर क्रिया माध्यम और कमजोर क्षणिक संकेतों का पता लगाने के लिए उपयुक्त रेडियो-शांत वातावरण दोनों प्रदान करती है। उच्च ऊंचाई से, PUEO एक साथ एक विशाल क्षेत्र की निगरानी कर सकता है, जिससे उसे उन घटनाओं को देखने का अवसर मिलता है जो छोटे डिटेक्टरों के लिए बहुत दुर्लभ होती हैं।
मिशन का व्यापक महत्व यह है कि यह दिखाता है कि अंतरिक्ष विज्ञान कैसे उन्नत उपकरणों के साथ पर्यावरण के चतुर उपयोग को तेजी से जोड़ रहा है। PUEO न तो पृथ्वी की कक्षा में है और न ही किसी पारंपरिक वेधशाला में स्थित है। इसके बजाय, यह दोनों दुनियाओं से उधार लेता है: गुब्बारा इंजीनियरिंग, क्रायोस्फेरिक भूगोल, और कण खगोलभौतिकी को मिलाकर एक ऐसा मंच बनाता है जो अंटार्कटिक बर्फ को स्वयं उपकरण का हिस्सा मानता है।
यदि मिशन का डेटा अपेक्षित परिणाम देता है, तो PUEO ब्रह्मांड के सबसे चरम त्वरकों की खोज को और सटीक बना सकता है, साथ ही अगली पीढ़ी के कम लागत वाले, उच्च-प्रभाव वाले खगोलभौतिकी मिशनों को परिभाषित करने में मदद कर सकता है।
यह लेख science.nasa.gov की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें.
Originally published on science.nasa.gov