समझाया: दुनिया की सबसे गहरी झील के अंदर एक दूरबीन क्या कर रही है?

बैकाल-जीवीडी दुनिया के तीन सबसे बड़े न्यूट्रिनो डिटेक्टरों में से एक है, जिसमें दक्षिणी ध्रुव पर आइसक्यूब और भूमध्य सागर में एंटेर्स शामिल हैं।

इरकुत्स्क क्षेत्र, रूस में 23 मार्च, 2021 को बैकाल आइस सेलिंग कप के दौरान जमे हुए लेक बैकाल की बर्फ पर प्रतिभागी प्रतिस्पर्धा करते हैं। (रायटर फोटो: यूरी नोविकोव)

पिछले हफ्ते के अंत में, रूसी वैज्ञानिक दुनिया के सबसे बड़े पानी के नीचे न्यूट्रिनो दूरबीनों में से एक का शुभारंभ किया साइबेरिया में स्थित दुनिया की सबसे गहरी झील बैकल झील के पानी में बैकाल-जीवीडी (गीगाटन वॉल्यूम डिटेक्टर) कहा जाता है।

इस टेलीस्कोप का निर्माण, जो 2016 में शुरू हुआ था, मिशन से प्रेरित है कि न्यूट्रिनो नामक मायावी मौलिक कणों का विस्तार से अध्ययन किया जाए और संभवतः उनके स्रोतों का निर्धारण किया जाए। इसका अध्ययन करने से वैज्ञानिकों को ब्रह्मांड की उत्पत्ति के बारे में समझने में मदद मिलेगी क्योंकि कुछ न्यूट्रिनो बिग बैंग के दौरान बने थे, अन्य सुपरनोवा विस्फोटों के परिणामस्वरूप या सूर्य में परमाणु प्रतिक्रियाओं के कारण बनते रहते हैं।

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बैकाल-जीवीडी दुनिया के तीन सबसे बड़े न्यूट्रिनो डिटेक्टरों में से एक है, जिसमें दक्षिणी ध्रुव पर आइसक्यूब और भूमध्य सागर में एंटेर्स शामिल हैं।

मौलिक कण क्या हैं?

अब तक समझ में आया कि ब्रह्मांड कुछ ऐसे मूलभूत कणों से बना है जो अविभाज्य हैं। मोटे तौर पर, पदार्थ के कण जिनके बारे में वैज्ञानिक अब तक जानते हैं, उन्हें क्वार्क और लेप्टान में वर्गीकृत किया जा सकता है। लेकिन यह केवल सामान्य पदार्थ या उस मामले पर लागू होता है जिसे वैज्ञानिक जानते हैं कि ब्रह्मांड का पांच प्रतिशत हिस्सा बना है। कार्टूनिस्ट जॉर्ज चाम और कण भौतिक विज्ञानी डैनियल व्हाइटसन ने अपनी पुस्तक वी हैव नो आइडिया में कहा है कि ये कण पदार्थ बनाते हैं जो ब्रह्मांड का केवल पांच प्रतिशत हिस्सा है। ब्रह्मांड के शेष 95 प्रतिशत के बारे में बहुत कुछ ज्ञात नहीं है, जिसे लेखकों ने डार्क मैटर (27 प्रतिशत) और शेष 68 प्रतिशत ब्रह्मांड में वर्गीकृत किया है, जिसके बारे में वैज्ञानिकों को अभी तक कोई जानकारी नहीं है।

लेकिन ब्रह्मांड में वैज्ञानिकों के बारे में पता है, भौतिकी के क्षेत्र में खोज से अब तक 12 से अधिक ऐसे क्वार्क और लेप्टान की खोज हुई है, लेकिन इनमें से तीन (प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉन) दुनिया में सब कुछ से बना है . प्रोटॉन (एक धनात्मक आवेश वहन करते हैं) और न्यूट्रॉन (कोई आवेश नहीं) क्वार्क के प्रकार होते हैं, जबकि इलेक्ट्रॉन (एक ऋणात्मक आवेश वहन करते हैं) लेप्टान के प्रकार होते हैं। ये तीन कण जीवन के निर्माण खंड- परमाणु के रूप में संदर्भित होते हैं। विभिन्न संयोजनों में, ये कण विभिन्न प्रकार के परमाणु बना सकते हैं, जो बदले में अणु बनाते हैं जो सब कुछ बनाते हैं- इंसान से लेकर लकड़ी की कुर्सी, प्लास्टिक की प्लेट, मोबाइल फोन, कुत्ता, दीमक, पहाड़, एक ग्रह, पानी, मिट्टी और इतने पर।

वैज्ञानिक मौलिक कणों का अध्ययन क्यों करते हैं?

मनुष्यों और उनके आस-पास की हर चीज का अध्ययन करने से वैज्ञानिकों को ब्रह्मांड को बेहतर तरीके से समझने में एक खिड़की मिलती है, बस यह समझना आसान है कि केक क्या है, जब कोई सामग्री जानता है कि यह बना है। यह एक कारण है कि वैज्ञानिक न्यूट्रिनो (न्यूट्रॉन के समान नहीं) का अध्ययन करने के लिए इतने उत्सुक हैं, जो कि एक प्रकार के मौलिक कण भी हैं। मौलिक का अर्थ है कि इलेक्ट्रॉनों, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की तरह न्यूट्रिनो को और छोटे कणों में नहीं तोड़ा जा सकता है।

तो न्यूट्रिनो कहाँ फिट होते हैं?

जो न्यूट्रिनो को विशेष रूप से दिलचस्प बनाता है वह यह है कि वे प्रकृति में प्रचुर मात्रा में हैं, जिनमें से लगभग एक हजार ट्रिलियन प्रति सेकंड एक मानव शरीर से गुजरते हैं। वास्तव में, वे फोटॉन के बाद दूसरे सबसे प्रचुर मात्रा में कण हैं, जो प्रकाश के कण हैं। लेकिन जबकि न्यूट्रिनो प्रचुर मात्रा में होते हैं, उन्हें पकड़ना आसान नहीं होता है, ऐसा इसलिए होता है क्योंकि वे चार्ज नहीं करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप वे पदार्थ के साथ बातचीत नहीं करते हैं।

अमेरिका में फर्मी नेशनल एक्सेलेरेटर लेबोरेटरी द्वारा विकसित एक वेबसाइट का कहना है कि न्यूट्रिनो नई भौतिकी के लिए एक सुराग हैं: दुनिया का वर्णन करने के तरीके जिन्हें हम अभी तक नहीं जानते हैं। उनके पास अद्वितीय गुण भी हो सकते हैं जो यह समझाने में मदद करेंगे कि ब्रह्मांड एंटीमैटर के बजाय पदार्थ से क्यों बना है। जैसे तथाकथित सामान्य पदार्थ के उप-परमाणु कणों को इलेक्ट्रॉनों, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन में वर्गीकृत किया जा सकता है, एंटीमैटर बनाने वाले उप-परमाणु कणों में गुण होते हैं जो सामान्य पदार्थ के विपरीत होते हैं। जबकि यह ज्ञात है कि एंटीमैटर मौजूद है, हम अभी तक यह नहीं जानते हैं कि यह क्यों मौजूद है या इसके उप-परमाणु कणों के गुण सामान्य पदार्थ के गुणों से कितने भिन्न हैं।

न्यूट्रिनो का पता लगाने का एक तरीका पानी या बर्फ में है, जहां न्यूट्रिनो बातचीत करते समय प्रकाश की एक चमक या बुलबुले की एक पंक्ति छोड़ते हैं। इन संकेतों को पकड़ने के लिए वैज्ञानिकों को बड़े डिटेक्टर बनाने होंगे। जीवीडी जैसे एक पानी के नीचे के टेलीस्कोप को उच्च-ऊर्जा न्यूट्रिनो का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किया गया है जो पृथ्वी के मूल से आए हो सकते हैं, या सूर्य में परमाणु प्रतिक्रियाओं के दौरान उत्पन्न हो सकते हैं।

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