NASA चे PUEO अंटार्क्टिकाला अत्यंत विश्वासाठी डिटेक्टरमध्ये रूपांतरित करते

विश्वातील सर्वात दुर्मिळ कणांसाठी एक बलून मोहीम

NASA चे Payload for Ultrahigh Energy Observations, किंवा PUEO, एका असामान्य वैज्ञानिक संकल्पनेवर उभे आहे: जर तुम्हाला अभ्यासायचे कण अत्यंत दुर्मिळ आणि अविश्वसनीयपणे ऊर्जावान असतील, तर कदाचित तुम्हाला एखाद्या खंडाचा काही भाग तुमचा डिटेक्टर बनवावा लागेल. मोहिमेने अंटार्क्टिकावर उंच उड्डाण करून आणि खालील बर्फाच्या चादरीचा, अतिउच्च-ऊर्जा न्युट्रिनो बर्फाशी परस्परक्रिया करताना निर्माण होणारे रेडिओ संकेत पकडण्यासाठी, एक प्रचंड लक्ष्य आयतन म्हणून वापर करून हे प्रत्यक्षात केले.

ही मोहीम NASA च्या Astrophysics Pioneers Program चा भाग आहे आणि 2025 च्या 20 डिसेंबर रोजी McMurdo Station जवळील एजन्सीच्या Long Duration Balloon Facility येथून प्रक्षेपण केल्यानंतर नुकतीच तिची पहिली उड्डाण मोहीम पूर्ण झाली. ती सुमारे 120,000 फूट उंचीवर 23 दिवस आकाशात राहिली आणि नंतर प्रक्षेपणस्थळापासून सुमारे 120 मैल दूर उतरली.

न्युट्रिनो इतके महत्त्वाचे का आहेत

PUEO ज्यांचा पाठलाग करत आहे ते कण केवळ शोधणे कठीण आहेत असे नाही; त्यांना थांबवणेही अतिशय अवघड असल्यामुळे ते वैज्ञानिकदृष्ट्या मौल्यवान आहेत. अतिउच्च-ऊर्जा न्युट्रिनो शोषले न जाता सरळ रेषेत प्रचंड अंतर पार करू शकतात, आणि विश्वातील काही सर्वांत टोकाच्या वातावरणांमधून माहिती घेऊन येतात. NASA नुसार, आकाशगंगा केंद्रांमध्ये पदार्थ जमा करणारी सुपरमॅसिव्ह ब्लॅक होल्स, न्यूट्रॉन स्टार मर्जर्स, आणि इतर शक्तिशाली कॉस्मिक ऍक्सिलरेटर्स संभाव्य स्रोत आहेत.

हे कण मोठ्या अंतरांवर दिशात्मक आणि ऊर्जात्मक माहिती जपून ठेवतात, त्यामुळे सर्वाधिक ऊर्जेच्या कॉस्मिक किरणांचा उगम कुठून होतो आणि त्यांना कोणत्या भौतिक प्रक्रिया निर्माण करतात, याचा शोध संशोधकांना घेता येतो. पृथ्वीवरील मानवनिर्मित ऍक्सिलरेटर्स ज्या ऊर्जांपर्यंत पोहोचू शकत नाहीत, तिथली भौतिकी तपासण्यासाठीही हा डेटा मदत करू शकतो.

PUEO अदृश्य घटनांना कसे ऐकते

PUEO हे 2006 ते 2016 दरम्यान चार यशस्वी बलून मोहिमा उडवलेल्या पूर्वीच्या Antarctic Impulsive Transient Antenna, किंवा ANITA, या संकल्पनेवर आधारित आहे आणि तिला पुढे नेत आहे. ANITA प्रमाणेच, PUEO मध्ये रेडिओ-फ्रीक्वेन्सी अँटेना, ऑनबोर्ड डेटा अधिग्रहण प्रणाली, आणि नेव्हिगेशन व कमांड हार्डवेअर यांची एक माळ आहे. बर्फातील न्युट्रिनो परस्परक्रियांमधून अपेक्षित असलेल्या संकेतांसारख्या क्षणिक रेडिओ खुणा शोधणे हे त्याचे काम आहे.

पृथ्वीच्या वातावरणात air showers निर्माण करणाऱ्या उच्च-ऊर्जा कॉस्मिक किरणांमधून येणारे रेडिओ उत्सर्जनही हे उपकरण पकडू शकते. हे संकेत थेट उपकरणापर्यंत येऊ शकतात किंवा शोधण्यापूर्वी बर्फावरून परावर्तित होऊ शकतात. ही दुहेरी क्षमता मोहिमेचा वैज्ञानिक परतावा वाढवते, ज्यामुळे ती न्युट्रिनो शोध आणि अत्यंत कॉस्मिक-रे घटनांच्या अभ्यासात दोन्ही ठिकाणी योगदान देऊ शकते.

मर्यादित मंचात बसवलेली तांत्रिक प्रगती

NASA ठळकपणे सांगते की PUEO ची संवेदनशीलता तांत्रिक विकास आणि बलून मंचाच्या भौतिक मर्यादांतील काळजीपूर्वक अनुकूलनाचा परिणाम आहे. मोहिमेने interferometric triggering वापरून आपली detection threshold कमी केली, काटेकोर मर्यादित उपकरण आयतनात अधिक channels बसवले, आणि air showers चे वर्णन करण्यासाठी एक low-frequency instrument जोडले.

ही तांत्रिक तपशील महत्त्वाची आहेत, कारण अग्रगण्य particle astrophysics बहुतेक वेळा एकाच नाट्यमय शोधातून नव्हे, तर sensitivity, bandwidth, signal discrimination, आणि system integration मधील अनेक टप्प्याटप्प्याच्या सुधारांमधून पुढे जाते. बलून मोहिमेवर mass, power, आणि volume यांवर कठोर मर्यादा असतात, त्यामुळे detection capability मधील कोणतीही सुधारणा प्रमाणापेक्षा जास्त मूल्याची ठरते.

अंटार्क्टिका का केंद्रस्थानी आहे

अंटार्क्टिका केवळ नाट्यमय पार्श्वभूमी नाही. ती measurement strategy साठी आवश्यक आहे. बर्फाची चादर एक विशाल interaction medium आणि दुर्बल क्षणिक संकेत ओळखण्यासाठी योग्य radio-quiet environment प्रदान करते. उंचीवरून PUEO एकाच वेळी विशाल क्षेत्राचे निरीक्षण करू शकते, ज्यामुळे लहान detectors साठी फारच दुर्मिळ असलेल्या घटनांचे निरीक्षण करण्याची संधी मिळते.

या मोहिमेचे व्यापक महत्त्व असे की ती दाखवते space science पर्यावरणाचा हुशारीने वापर advanced instrumentation सोबत कसा एकत्र करत आहे. PUEO पृथ्वीभोवती फिरत नाही आणि ते कोणत्याही पारंपरिक observatory मध्येही नाही. त्याऐवजी, ते balloon engineering, cryospheric geography, आणि particle astrophysics यांचे मिश्रण करून असा मंच तयार करते जो Antarctic ice ला उपकरणाचाच भाग मानतो.

जर मोहिमेचा डेटा अपेक्षेप्रमाणे मिळाला, तर PUEO विश्वातील सर्वांत टोकाच्या ऍक्सिलरेटर्सचा शोध अधिक सूक्ष्म करू शकते आणि पुढील पिढीच्या कमी खर्चाच्या, उच्च-प्रभावाच्या astrophysics missions ची रूपरेषा ठरवण्यास मदत करू शकते.

हा लेख science.nasa.gov वरील रिपोर्टिंगवर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.