हमारे अस्तित्व के कारणों की खोज अजीब परमाणु क्षय के एक अध्ययन में बदल गई है

रेडियोधर्मिता की एक किस्म जो पहले नहीं देखी गई थी वह बता सकती है कि पदार्थ क्यों मौजूद है - मानव सहित। भौतिकविदों की एक टीम ने एक असामान्य घटना की खोज के लिए एक प्रयोग शुरू किया

जब आधुनिक सिद्धांतों के अनुसार, ब्रह्मांड, लगभग 13.7 बिलियन साल पहले बना था, तो बिग बैंग के दौरान पदार्थ और इसके अजीब रिश्तेदार, एंटीमैटर समान मात्रा में दिखाई देते थे। भौतिकविदों को पता है कि जब ये दोनों संस्थाएं संपर्क में आती हैं, तो वे सत्यानाश कर देती हैं। लेकिन इस मामले में, फोटॉनों और न्यूट्रिनो को छोड़कर अंतरिक्ष में कुछ भी नहीं होगा। और फिर भी, हम मौजूद हैं। गणना से पता चलता है कि एंटीमैटर की तुलना में थोड़ा अधिक मामला था - लेकिन क्यों?

इस विषमता की व्याख्या करने का एक तरीका यह है कि दो प्रकार के पदार्थों के बीच के अंतर को देखें, एक ऐसे आरोप के अपवाद के साथ जो सामान्य पदार्थ के लाभ की व्याख्या कर सकता है। आधुनिक भौतिकी में, यह एक बहुत बड़ा प्रश्न है, क्योंकि आधुनिक सिद्धांतों के अनुसार, उन्हें उसी तरह से व्यवहार करना चाहिए।

अजीब न्यूट्रिनो

अध्ययन में, भौतिकविद् न्यूट्रीनोलेस डबल बीटा क्षय को प्राप्त करने की कोशिश कर रहे हैं। आमतौर पर, बीटा क्षय में, रेडियोधर्मी परमाणु का अस्थिर नाभिक एक न्यूट्रॉन खो देता है। एक न्यूट्रॉन एक इलेक्ट्रॉन और एक छोटे कण, एक इलेक्ट्रॉनिक एंटीन्यूट्रिनो का उत्सर्जन करते हुए एक प्रोटॉन में बदल जाता है। एक दर्पण स्थिति भी है जिसमें एक प्रोटॉन एक न्यूट्रॉन में बदल जाता है, एक पॉज़िट्रॉन और एक इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो का उत्सर्जन करता है - एंटीन्यूट्रिनो का जुड़वां। दोहरा बीटा क्षय तब होता है जब दो इलेक्ट्रॉन और दो एंटीन्यूट्रिनो उत्सर्जित होते हैं: वास्तव में, बीटा क्षय दो बार होता है। वैज्ञानिक लंबे समय से इस प्रक्रिया के न्यूट्रिनो मुक्त संस्करण के बारे में सिद्धांतों का निर्माण कर रहे हैं - इसमें परमाणु छोड़ने से पहले न्यूट्रिनो को नष्ट कर देते हैं। इस मामले में, न्यूट्रिनो अपने स्वयं के एंटीपार्टिकल के रूप में व्यवहार करता है।

अपने स्वयं के एंटीपार्टिकल्स की तरह व्यवहार करने वाले कणों को मेजराना फरमाइन्स कहा जाता है - इतालवी भौतिक विज्ञानी एटोर मेजराना के सम्मान में, जिन्होंने 1937 में इस विषय पर एक परिकल्पना की थी।

यदि न्यूट्रिनोस और एंटीन्यूट्रिनोस अलग-अलग व्यवहार करते हैं, तो यह समझाने में मदद कर सकता है कि ब्रह्मांड के निर्माण के समय, सभी पदार्थों ने सत्यानाश क्यों नहीं किया।

क्षय की खोज

लेकिन इस तरह की घटना का पता लगाना मुश्किल है क्योंकि यह मजबूत "पृष्ठभूमि के शोर" से बाधित है, जर्मनी के सेंसर एरे , जेरेनियम डिटेक्टर एरे , या जीईआरडीए के प्रवक्ता बर्नहार्ड श्विंगहेअर कहते हैं । शोर का कारण ब्रह्मांडीय किरणें हैं।



जीईआरडीए की सुविधा, इटली में एक भूमिगत प्रयोगशाला में छिपी हुई है, जिसमें एक बाथटब के साथ तरल आर्गन से युक्त सेंसर होते हैं, जो मामूली रेडियोधर्मी जर्मेनियम -76 आइसोटोप से समृद्ध होता है। इसका आधा जीवन 1.78 x 10 ²¹ (1.78 बिलियन ट्रिलियन वर्ष) है - इसके आधे परमाणुओं को सेलेनियम में बदलने में इतना समय लगता है। यह समय ब्रह्मांड के अस्तित्व से अधिक परिमाण के कई आदेश हैं।

आमतौर पर, जर्मेनियम अपने धीमे क्षय के दौरान दो इलेक्ट्रॉनों और दो इलेक्ट्रॉन एंटीन्यूट्रिनो का उत्सर्जन करता है, जो कि सामान्य रूप से दोहरे बीटा क्षय है। भौतिक विज्ञानी जानना चाहते थे कि क्या न्यूट्रिनों के बिना ऐसा क्षय होता है।

इस तरह के लंबे जीवन के साथ, कोई भी सोचता है कि इस तरह की घटना की उम्मीद करने में बहुत लंबा समय लगेगा; लेकिन आधा जीवन एक संभावित घटना है। यही कारण है कि अध्ययन तरल आर्गन के साथ मिश्रित 38 किलो जर्मेनियम का उपयोग करता है। यह लगभग 4.5 x 10 ²⁵ परमाणु देता है, जिसका अर्थ है कि अवलोकन के दौरान कई परमाणुओं को सीधे क्षय करना होगा।

जीईआरडीए टीम ने दिसंबर 2015 से जून 2016 तक सात महीनों के लिए डेटा एकत्र किया। उन्होंने क्षय का पता नहीं लगाया, लेकिन इसकी घटना की आवृत्ति के लिए एक कम सीमा निर्धारित करने में सक्षम थे: इसका आधा जीवन 5.3 x 10 ²⁵ वर्ष है, जिसका अर्थ है कि एक के क्षय को देखने का मौका इस दौरान परमाणु 50% के बराबर है।

मानक मॉडल का विस्तार

यदि क्षय का पता लगाया जाता है, तो इसका मतलब यह होगा कि न्यूट्रिनोस फोटॉन की तरह अपने आप में एंटीपार्टिकल्स हैं। अन्यथा, न्यूट्रिनो मुक्त क्षय नहीं हो सकता है। इसका मतलब यह भी है कि इस तरह के रेडियोधर्मी क्षय असममित है। याद रखें कि बीटा क्षय का एक दर्पण संस्करण है - इलेक्ट्रॉन और एंटीन्यूट्रिनो, या पॉज़िट्रॉन और न्यूट्रिनो, उत्सर्जित होते हैं। यदि डबल बीटा क्षय असममित है, तो इसका मतलब है कि न्यूट्रिनोस और एंटीन्यूट्रिनो अलग तरह से व्यवहार करते हैं। कणों / एंटीपार्टिकल्स के अन्य युग्मों के लिए ऐसा नहीं है।

यह घटना मानक मॉडल को प्रभावित करेगी, जो, हालांकि यह बहुत सफलतापूर्वक कण भौतिकी की व्याख्या करता है, पूर्ण नहीं है। मॉडल ने हिग्स बोसोन के अस्तित्व की भविष्यवाणी की। लेकिन श्विंगिन्हॉयर ध्यान देते हैं कि इस बात के सबूत हैं कि न्यूट्रिनो में एक छोटा द्रव्यमान है (केवल 1998 में खोजा गया था, जिसके लिए 2015 में नोबेल पुरस्कार प्राप्त हुआ था), साथ ही साथ अंधेरे पदार्थ की उपस्थिति के संकेत भी थे। यह सब बताता है कि मानक मॉडल विज्ञान का अंतिम शब्द नहीं है।

ड्यूक यूनिवर्सिटी में भौतिकी के सहायक प्रोफेसर फिलिप बारब्यू ने कहा, "अगर न्यूट्रिनोलस डबल बीटा क्षय का पता चला है, तो हम कुछ समस्याओं को हल कर सकते हैं।" “सबसे पहले, यह ब्रह्मांड में पदार्थ-एंटीमैटर की विषमता को समझाने में मदद करेगा। दूसरे, यह समझने में मदद मिलेगी कि न्यूट्रिनो में इतना कम द्रव्यमान क्यों है। हम न्यूट्रिनो द्रव्यमान का अनुमान लगाने में भी सक्षम होंगे, क्योंकि क्षय दर न्यूट्रिनो द्रव्यमान पैमाने से संबंधित है। "

और फिर यह प्रक्रिया की भौतिकी को समझने के लिए बनी हुई है। जीईआरडीए परियोजना ने अभी तक वांछित क्षय का प्रदर्शन नहीं किया है, लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि वह इसे नहीं ढूंढेगा, जैसा कि श्विंगिन्होयर कहते हैं। इस तरह की प्रक्रिया की संभावना को पूरी तरह से समाप्त करना संभव नहीं होगा, क्योंकि हमेशा यह संभावना बनी रहेगी कि इसकी उपस्थिति के लिए आवश्यक समय जितना सोचा गया था, उससे अधिक लंबा है। आज तक, उन्होंने आधे जीवन के लिए एक निचली सीमा निर्धारित की है, लेकिन भविष्य के प्रयोगों से इस मूल्य में वृद्धि हो सकती है।

यदि, कई रन के बाद, वे अभी भी क्षय नहीं देखते हैं, तो बारबोट का मानना ​​है कि यह नए वैज्ञानिक मॉडल के लिए रास्ता खोलने की संभावना नहीं है। “अंतर्निहित सिद्धांतों के दृष्टिकोण से, हम गणना में वापस नहीं आ रहे हैं। अगर न्युट्रीनो मेजराना फरमाइन्स हैं तो हमें आसानी से पता नहीं चलेगा। "