30 ఏళ్ల పజిల్
మూడు దశాబ్దాలుగా, భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు న్యూట్రినోలతో కూడిన ప్రయోగాలలో నిరంతర వ్యత్యాసంతో అయోమయంలో ఉన్నారు—పదార్థంతో అరుదుగా సంకర్షణ చెందే దెయ్యాల కణాలు. 1990లలో మొదటిసారిగా ఉద్భవించిన 'గాలియం అసమానత' అని పిలవబడేది, మెత్తటి వెండి లోహం అయిన గాలియంను ఉపయోగించే డిటెక్టర్లు సిద్ధాంతపరమైన అంచనాల కంటే తక్కువ న్యూట్రినోలను స్థిరంగా గమనించాయి. ఈ లోటు కొత్త రకం కణం, బహుశా స్టెరైల్ న్యూట్రినో ఉనికిని సూచించింది, ఇది విశ్వం గురించి మన అవగాహనకు తీవ్ర ప్రభావాలను కలిగి ఉంటుంది. కానీ కొత్త అధ్యయనం ఈ అసమానతను మరింత సామాన్యమైన కారణం ద్వారా వివరించవచ్చని సూచిస్తుంది: ఈ ప్రయోగాలను క్రమాంకనం చేయడానికి ఉపయోగించే ప్రతిచర్య రేట్ల లెక్కల్లో లోపాలు.
గాలియం అసమానత వివరించబడింది
గాలియం ఆధారిత న్యూట్రినో డిటెక్టర్లు ఒక నిర్దిష్ట అణు ప్రతిచర్యను ఉపయోగించుకుంటాయి: న్యూట్రినో గాలియం-71 కేంద్రకంతో సంకర్షణ చెందినప్పుడు, అది జెర్మేనియం-71గా మారుతుంది, ఎలక్ట్రాన్ను విడుదల చేస్తుంది. జెర్మేనియం ఉత్పత్తి రేటును కొలవడం ద్వారా, శాస్త్రవేత్తలు న్యూట్రినో ప్రవాహాన్ని అంచనా వేయవచ్చు. అయితే, 1990ల నుండి, GALLEX మరియు SAGE వంటి ప్రయోగాలు అంచనా వేసిన న్యూట్రినోల సంఖ్యలో 10-20% లోటును నివేదించాయి. ఈ లోటు ప్రారంభంలో స్టెరైల్ న్యూట్రినోల ఉనికికి ఆపాదించబడింది—గురుత్వాకర్షణ ద్వారా మాత్రమే సంకర్షణ చెందే మరియు బలహీన అణు శక్తి ద్వారా కాదు. స్టెరైల్ న్యూట్రినోలు ఉన్నట్లయితే, అవి సాధారణ న్యూట్రినోలతో డోలనం చెందుతాయి, ఇది తగ్గిన గుర్తింపు రేటుకు దారితీస్తుంది.
కానీ కొత్త అధ్యయనం, భౌతిక శాస్త్రవేత్తల బృందం ప్రచురించింది, భిన్నమైన వివరణను అందిస్తుంది. అణు భౌతిక నమూనాలపై ఆధారపడిన గాలియంపై న్యూట్రినో సంగ్రహణ రేటు కోసం సైద్ధాంతిక లెక్కలు కొద్దిగా తప్పుగా ఉండవచ్చని వారు వాదించారు. ఈ లెక్కలను సవరించడం ద్వారా, కొత్త భౌతిక శాస్త్రం అవసరం లేకుండా అసమానత పూర్తిగా అదృశ్యమవుతుంది.
అణు భౌతిక శాస్త్రాన్ని పునఃపరిశీలించడం
బృందం 'బేథే-హీట్లర్' ప్రక్రియపై దృష్టి సారించింది, ఇది న్యూట్రినోలు కేంద్రకాలతో ఎలా సంకర్షణ చెందుతాయో వివరిస్తుంది. ముఖ్యంగా, వారు ఇటీవలి అణు ప్రయోగాల నుండి మరింత ఖచ్చితమైన డేటాను ఉపయోగించి క్రాస్-సెక్షన్ను—న్యూట్రినో గాలియం కేంద్రకంతో సంకర్షణ చెందే సంభావ్యతను—తిరిగి అంచనా వేశారు. గతంలో ఉపయోగించిన క్రాస్-సెక్షన్ విలువలు అతిగా అంచనా వేయబడ్డాయని, ఇది అంచనా వేసిన న్యూట్రినో సంఖ్య చాలా ఎక్కువగా ఉండటానికి దారితీసిందని వారు కనుగొన్నారు. ఈ విలువలను సరిచేసినప్పుడు, అంచనా వేసిన న్యూట్రినోల సంఖ్య ప్రయోగాత్మక అనిశ్చితులలో గమనించిన గణనలతో సరిపోలింది.
ఈ ఫలితం ముఖ్యమైనది ఎందుకంటే గాలియం అసమానత స్టెరైల్ న్యూట్రినోలకు సాక్ష్యం కాకపోవచ్చని ఇది సూచిస్తుంది. బదులుగా, న్యూట్రినో ప్రయోగాలను వివరించడంలో ఖచ్చితమైన అణు డేటా యొక్క ప్రాముఖ్యతను ఇది హైలైట్ చేస్తుంది. బృందం యొక్క లెక్కలు గాలియం మరియు జెర్మేనియం ఐసోటోపుల అణు నిర్మాణం యొక్క వివరణాత్మక విశ్లేషణపై ఆధారపడి ఉన్నాయి, అత్యాధునిక సైద్ధాంతిక నమూనాలు మరియు కణ త్వరణకర్తల నుండి ప్రయోగాత్మక డేటాను ఉపయోగించాయి.
న్యూట్రినో భౌతిక శాస్త్రానికి చిక్కులు
కొత్త వివరణ సరైనదైతే, అది దీర్ఘకాల వ్యత్యాసాన్ని పరిష్కరిస్తుంది మరియు స్టెరైల్ న్యూట్రినోలకు సంబంధించిన కొన్ని సూచనలలో ఒకదాన్ని తోసిపుచ్చుతుంది. స్టెరైల్ న్యూట్రినోలు డార్క్ మ్యాటర్కు ప్రముఖ అభ్యర్థి మరియు కణ భౌతిక శాస్త్రంలో వివిధ అసమానతలను వివరించగలవు, కానీ వాటి ఉనికి ఇంకా నిర్ధారించబడలేదు. కొత్త అధ్యయనం స్టెరైల్ న్యూట్రినోలను ఖచ్చితంగా మినహాయించదు, కానీ వాటికి సాక్ష్యంగా గాలియం అసమానతను తొలగిస్తుంది.
అయితే, అన్ని భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు ఒప్పించలేదు. సవరించిన లెక్కలు కొత్త అనిశ్చితులను ప్రవేశపెట్టవచ్చని మరియు అసమానత ఇప్పటికీ కొత్త భౌతిక శాస్త్రానికి సంకేతం కావచ్చని కొందరు వాదిస్తున్నారు. MiniBooNE మరియు LSND వంటి ఇతర ప్రయోగాలు కూడా స్టెరైల్ న్యూట్రినోల ద్వారా వివరించబడే అసమానతలను నివేదించాయని ఇతరులు ఎత్తి చూపారు. అయినప్పటికీ, కొత్త అధ్యయనం ఆమోదయోగ్యమైన మరియు పరీక్షించదగిన ప్రత్యామ్నాయ వివరణను అందిస్తుంది.
భవిష్యత్తు ప్రయోగాలు
చర్చ కొనసాగే అవకాశం ఉంది, కానీ భవిష్యత్తు ప్రయోగాలు దీనిని పరిష్కరించడానికి సహాయపడవచ్చు. ఉదాహరణకు, శక్తివంతమైన కృత్రిమ న్యూట్రినో మూలాన్ని ఉపయోగించే BEST (బాక్సన్ ఎక్స్పెరిమెంట్ ఆన్ స్టెరైల్ ట్రాన్సిషన్స్) ప్రయోగం, కొత్త లెక్కలతో తిరిగి విశ్లేషించగల డేటాను ఇప్పటికే అందించింది. అదనంగా, న్యూట్రినో లక్షణాలను ఖచ్చితంగా కొలవడానికి రూపొందించిన JUNO మరియు హైపర్-కామియోకాండే వంటి రాబోయే ప్రయోగాలు మరింత అంతర్దృష్టిని అందించగలవు.
కొత్త అధ్యయనం మరింత ఖచ్చితమైన అణు డేటా అవసరాన్ని కూడా నొక్కి చెబుతుంది. న్యూట్రినో ప్రయోగాలు మరింత సున్నితంగా మారుతున్నందున, అంతర్లీన అణు భౌతిక శాస్త్రం యొక్క ఖచ్చితత్వం కీలకం అవుతుంది. ఈ పని స్పష్టంగా అర్థం చేసుకున్న ప్రక్రియలు కూడా ప్రధాన తప్పుగా అర్థం చేసుకోవడానికి దారితీసే సూక్ష్మ లోపాలను కలిగి ఉండవచ్చని ప్రదర్శిస్తుంది.
ముగింపు
తప్పిపోయిన న్యూట్రినోల 30 ఏళ్ల రహస్యం చివరకు పరిష్కరించబడవచ్చు, కొత్త కణాన్ని కనుగొనడం ద్వారా కాకుండా, తెలిసిన భౌతిక శాస్త్రంపై మన అవగాహనను మెరుగుపరచడం ద్వారా. స్టెరైల్ న్యూట్రినోల ఉనికి బహిరంగ ప్రశ్నగా మిగిలి ఉన్నప్పటికీ, అణు వివరాలపై జాగ్రత్తగా శ్రద్ధ వహించడం స్పష్టమైన అసమానతలను పరిష్కరించగలదని ఈ అధ్యయనం చూపిస్తుంది. రంగం ముందుకు సాగుతున్న కొద్దీ, అణు భౌతిక శాస్త్రం మరియు కణ భౌతిక శాస్త్రం మధ్య పరస్పర చర్య ఆవిష్కరణకు గొప్ప మూలంగా కొనసాగుతుంది.
ఈ వ్యాసం న్యూ సైంటిస్ట్ యొక్క నివేదిక ఆధారంగా రూపొందించబడింది. అసలు వ్యాసాన్ని చదవండి.
Originally published on newscientist.com
