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बाँझ न्यूट्रिनो डार्क मैटर की व्याख्या कर सकते हैं – अगर हम उन्हें ढूंढ सकें


यह सोचने के अच्छे कारण हैं कि न्यूट्रिनो का एक शर्मीला चचेरा भाई है जो डार्क मैटर की व्याख्या कर सकता है, लेकिन खोज अब तक खाली आई है, लिखते हैं चंदा प्रेस्कॉड-वेनस्टीन


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10 नवंबर 2021

शटरस्टॉक / काकतीन

आपने देखा होगा एक “बाँझ न्यूट्रिनो” के बारे में हाल की सुर्खियाँ और भ्रमित हो गया। नियमित पाठक जानते हैं कि मैं का प्रशंसक हूं न्युट्रीनो, आंशिक रूप से क्योंकि वे गैर-ट्रिनरी हैं: वे तीन स्वादों में आते हैं और उन कारणों के लिए बेतरतीब ढंग से उनके बीच स्विच करते हैं जिन्हें हमने अभी तक पूरी तरह से समझाया नहीं है। इस कॉलम में मैंने पहले जिन न्यूट्रिनो की चर्चा की है, वे वे हैं जिनका हमने पता लगाया है: इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो, म्यूऑन न्यूट्रिनो और ताऊ न्यूट्रिनो।

ये तीन स्वाद हैं कण भौतिकी के मानक मॉडल में मौलिक कण, पदार्थ और उसकी अंतःक्रियाओं की हमारी सबसे अच्छी तस्वीर। वे इलेक्ट्रॉन, म्यूऑन और टास के साथ-साथ लेप्टन परिवार के सदस्य हैं। उनके लेप्टोनिक परिजनों की तरह, मानक मॉडल न्यूट्रिनो कणों के एक वर्ग में होते हैं जिन्हें फ़र्मियन कहा जाता है, जिन्हें रोटेशन की आंतरिक क्वांटम भावना – स्पिन द्वारा परिभाषित किया जाता है – जो कि आधे का एक गुणक है। महत्वपूर्ण रूप से, ये न्यूट्रिनो गुरुत्वाकर्षण और कमजोर परमाणु बल के माध्यम से अन्य कणों के साथ बातचीत करते हैं।

बाँझ न्यूट्रिनो, जैसा कि हम अमेरिका में कहते हैं, एक बिल्कुल नया बॉल गेम है। मानक मॉडल न्यूट्रिनो के विपरीत, हम नहीं जानते कि वे वास्तविक हैं या नहीं। और जिन न्यूट्रिनो को हम जानते हैं, उनके विपरीत, वे केवल के माध्यम से बातचीत करते प्रतीत होते हैं गुरुत्वाकर्षण. उबाऊ लगता है, आप सोच सकते हैं। क्यों परेशान? सबसे पहले, हर कोई जानता है कि मुझे एक अच्छा पसंद है डार्क मैटर उम्मीदवार. मुझे विशेष रूप से एक का शौक है कि मैं तर्क दे सकता हूं कि हमारे लापता, अदृश्य पदार्थ की समस्या के बावजूद, वैसे भी मौजूद होना चाहिए। बाँझ न्यूट्रिनो एक काल्पनिक कण के लिए मेरे दो पसंदीदा गुणों को साझा करते हैं: वे अच्छी तरह से प्रेरित होते हैं और वे दिलचस्प डार्क मैटर उम्मीदवार होते हैं।

हमें लगता है कि मानक मॉडल न्यूट्रिनो की एक संपत्ति के लिए बाँझ न्यूट्रिनो मौजूद होना चाहिए: सौम्यता। विशेष रूप से, हम जिन न्यूट्रिनो को जानते हैं वे वामपंथी हैं (और एंटीमैटर एंटीन्यूट्रिनो सभी अधिकार हैं)। हालांकि मैं इसे विनम्रता के रूप में संदर्भित कर रहा हूं, यह संपत्ति – औपचारिक रूप से के रूप में जानी जाती है chirality – बिल्कुल रोज की तरह नहीं है जीवन क्योंकि यह शास्त्रीय नहीं है। कण स्पिन की तरह, यह एक क्वांटम विशेषता है।

प्रत्येक ज्ञात कण न्यूट्रिनो के अलावा बाएँ और दाएँ दोनों रूपों में आ सकता है। वे केवल बाएं हाथ के कणों के रूप में आते हैं। स्वाभाविक रूप से, वर्षों से, भौतिकविदों ने सोचा है कि क्या दाएं हाथ के न्यूट्रिनो (और बाएं हाथ के एंटीन्यूट्रिनो) हैं।

बाँझ न्यूट्रिनो वह काल्पनिक दाएँ हाथ का न्यूट्रिनो है। इसे “बाँझ” नाम दिया गया है क्योंकि यह केवल गुरुत्वाकर्षण के माध्यम से संपर्क करता है। जबकि यह गुण बाँझ न्यूट्रिनो को अन्य न्यूट्रिनो से अलग बनाता है, उनका द्रव्यमान होता है और मानक मॉडल न्यूट्रिनो की तरह ही विद्युत आवेशित नहीं होते हैं। इसका मतलब है कि वे डार्क मैटर हो सकते हैं और मानक मॉडल न्यूट्रिनो के विपरीत, उनके पास संभावित रूप से होता है स्पष्ट गुरुत्वाकर्षण की व्याख्या करने के लिए पर्याप्त द्रव्यमान डार्क मैटर की उपस्थिति का प्रभाव।

“साधारण न्यूट्रिनो का पता लगाना काफी कठिन है। बाँझ न्यूट्रिनो के साथ यह काम और भी जटिल है”

हम में से जो सिद्धांतकार हैं, उन्हें यह पता लगाने का रोमांचक काम मिलता है कि यह विचार कि बाँझ न्यूट्रिनो डार्क मैटर हो सकता है, गणितीय रूप से कैसे काम करेगा। प्रयोगवादियों को आनंद मिलता है – और अविश्वसनीय चुनौती – बाहर जाने और भौतिक साक्ष्य की तलाश में।

इन खोजों में से एक ने हाल ही में एक शून्य परिणाम प्राप्त करके कुछ सुर्खियां बटोरीं: कोई बाँझ न्यूट्रिनो नहीं। साधारण न्यूट्रिनो का पता लगाना काफी मुश्किल है। यह काम बाँझ न्यूट्रिनो के साथ और भी जटिल है, जिसे केवल उनके मानक मॉडल समकक्षों के क्वांटम उतार-चढ़ाव के साथ उनकी बातचीत के माध्यम से “देखा” जा सकता है। बाँझ न्यूट्रिनो को खोजने के लिए, आपको दैनिक न्यूट्रिनो में एक विशिष्ट प्रकार के व्यवहार की तलाश करनी होगी।

प्रयोग, जिसने हाल ही में परिणामों की घोषणा की, माइक्रोबूएन, फ़र्मिलाब में स्थित है, शिकागो से बहुत दूर नहीं है। इसमें एक बीमलाइन से जुड़ा आर्गन का एक बड़ा कंटेनर होता है जहां प्रोटॉन को एक साथ टकराकर न्यूट्रिनो का उत्पादन होता है। आर्गन में न्यूट्रिनो घटनाओं के प्रक्षेपवक्र का पालन करना आसान है, इसकी उच्च घनत्व और टक्करों में उत्पन्न होने वाले आवेशित कणों की संवेदनशीलता के कारण।

MicroBooNE का प्राथमिक कार्य बेहतर ढंग से यह समझना है कि न्यूट्रिनो आर्गन के साथ कैसे इंटरैक्ट करते हैं और पहले के प्रयोगों में देखे गए संकेतों को दोहराने की कोशिश करते हैं कि बाँझ न्यूट्रिनो वास्तविक हैं। दो प्रयोगों, मिनीबूएनई और एलएसएनडी ने देखा कि म्यूऑन न्यूट्रिनो की अधिकता इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो में उन दूरी पर दोलन करती है जो शारीरिक रूप से समझ में नहीं आती हैं। इस विषमता को समझाया जा सकता है यदि इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो में बदलने से पहले म्यूऑन न्यूट्रिनो पहले बाँझ न्यूट्रिनो बन रहे थे।

कुछ के लिए दुख की बात है कि MicroBooNE टीम ने हाल ही में घोषणा की कि उसने अब तक समान इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो की अधिकता नहीं देखी है। यह अन्य प्रयोगों के डेटा के अनुरूप है, जो हमें काफी रहस्य के साथ छोड़ देता है। अलग-अलग प्रयोगों के अलग-अलग परिणाम क्यों मिल रहे हैं? हम नहीं जानते।

लेकिन अगर एक बार जब हम हर जगह का पता लगा लेते हैं तो कुछ भी नहीं निकलता है, यह काल्पनिक कण छिपा हो सकता है, फिर भी यह मूल्यवान होगा। यदि बाँझ न्यूट्रिनो केवल कण सिद्धांतवादी की कल्पना का एक अनुमान बन जाते हैं, तो हम जानेंगे कि यह आगे बढ़ने का समय है।

चंदा का सप्ताह

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मुझे नई कॉमिक बुक की एडवांस कॉपी मिली है चंद्र कक्ष #1, और यह उत्कृष्ट है.

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मैं बहुत उत्साहित हूं कि उत्तराधिकार वापस आ गया है!

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हम यहां अनुशंसा पत्र और अनुदान प्रस्ताव सीजन में हैं, इसलिए मैं बहुत कुछ कर रहा हूं.

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