एक नए मौलिक कण के अस्तित्व के प्रमाण मिले

राष्ट्रीय त्वरक प्रयोगशाला में एक प्रयोग। शिकागो के पास एनरिको फर्मी (फर्मिलैब) की भविष्यवाणी की तुलना में बहुत अधिक इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो की खोज की थी। यह घटना एक पूरी तरह से नए प्राथमिक कण, एक बाँझ न्यूट्रिनो का संदेशवाहक बन सकती है, हालांकि कई भौतिकविदों को संदेह है।

मिनीबोन टैंक में , फोटोकल्स प्रकाश को उठाते हैं जो तब दिखाई देता है जब न्यूट्रिनो परमाणु परमाणु के साथ बातचीत करते हैं

फरमिलाब न्यूट्रिनो प्रयोग की नई रिपोर्ट से भौतिक विज्ञानी हैरान और हैरान हैं। MiniBooNE प्रयोग में एक निश्चित प्रकार के बहुत अधिक न्यूट्रिनो पाए गए - और इस घटना को समझाने का सबसे आसान तरीका एक नए प्राथमिक कण का अस्तित्व है: एक बाँझ न्यूट्रिनो, तीन ज्ञात प्रकार के न्यूट्रिनो से भी अधिक गुप्त और अजीब कण। परिणाम, जाहिरा तौर पर, पुराने प्रयोग के विषम परिणामों की पुष्टि करता है, यह पुष्टि करने के लिए कि मिनीबोइन का निर्माण किया गया था।

कारनेगी मेलन विश्वविद्यालय के स्कॉट डोडेल्सन ने कहा, न्यूट्रिनो विसंगति का दृढ़ता भौतिकविदों को बहुत भाता है। ब्रुकहेवन नेशनल लेबोरेटरी के एंजी स्लोगर ने कहा, "यह वास्तव में दिलचस्प कुछ हो रहा है ।"

लेकिन क्या वास्तव में, कोई नहीं कह सकता।

"मुझे परिणाम में बहुत दिलचस्पी थी, लेकिन मैं" यूरेका चिल्लाने के लिए तैयार नहीं हूँ! " जेनेट कॉनराड , एमआईटी में न्यूट्रिनो भौतिकी के विशेषज्ञ और मिनीबॉय सहयोग के एक सदस्य ने कहा।

बाँझ न्यूट्रिनो का अस्तित्व सभी स्तरों पर भौतिकी में क्रांति लाएगा। यह अंत में पार्टिकल फिजिक्स के स्टैंडर्ड मॉडल का उल्लंघन करेगा, जो 1970 के दशक से चला आ रहा है। डोडेल्सन ने कहा, "कॉस्मोलॉजी के नए मानक मॉडल" की भी आवश्यकता होगी। "दुनिया की मानक तस्वीर में अन्य दरारें हैं," उन्होंने कहा। "न्यूट्रिनो विरोधाभास हमारे लिए एक नए, बेहतर मॉडल का रास्ता खोल सकता है।"

न्यूट्रीनो छोटे कण होते हैं, और उनमें से अरबों हमारे शरीर के माध्यम से हर दूसरे से गुजरते हैं, लेकिन शायद ही कभी उनके साथ बातचीत करते हैं। वे तीन "किस्मों" के बीच लगातार उतार-चढ़ाव करते हैं - इलेक्ट्रॉनिक, म्यूऑन और ताऊ। मिनीबॉइन प्रयोग में, एक म्यूऑन न्यूट्रिनो बीम पेट्रोलियम तेल के विशाल टैंक की दिशा में आग लगाता है। टैंक के रास्ते में, कुछ म्यू न्यूट्रिनो को उनके द्रव्यमान अंतर से निर्धारित गति से इलेक्ट्रॉनिक में परिवर्तित किया जाना चाहिए। MiniBooNE तब इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो के आगमन को ट्रैक करता है जो तेल के अणुओं के साथ बातचीत करते समय उन दुर्लभ मामलों में विकिरण के विशिष्ट फटने का उत्पादन करते हैं। ऑपरेशन के 15 वर्षों में, मिनीबोन ने कई सौ इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो को उम्मीद से अधिक पंजीकृत किया है।

इस अप्रत्याशित रूप से बड़ी राशि के लिए सबसे सरल व्याख्या यह होगी कि कुछ म्यूऑन न्यूट्रिनो एक दूसरे से भारी न्यूट्रिनो को बाँझ करते हैं, एक बाँझ किस्म जो न्यूट्रिनो के अलावा किसी अन्य चीज के साथ बातचीत नहीं करती है, और इनमें से कुछ भारी स्टेरिन न्यूट्रिनो इलेक्ट्रॉन के लिए दोलन करते हैं। एक बड़ा द्रव्यमान अंतर अधिक दोलनों और अधिक निरोधों की ओर जाता है।


MiniBooNE टैंक का व्यास 12 मीटर है और यह 1520 फोटोकल्स के साथ पंक्तिबद्ध है

लॉस एलामोस में एक तरल न्यूट्रिनो स्किन्टिलेशन काउंटर (एलएसएनडी) ने 1990 के दशक में एक समान विसंगति की खोज की, जिसे मिनीबोन के निर्माण की आवश्यकता थी। हालांकि, न्यूट्रिनो के साथ अन्य प्रयोगों में, जो एलएसएनडी और मिनीबोन के अलावा अन्य सिद्धांतों पर काम करते हैं, कथित बाँझ न्यूट्रिनो की उपस्थिति के स्पष्ट संकेत नहीं मिल सके। "यह हमारे काम का अभिशाप है - कुछ प्रयोग कुछ देखते हैं, जबकि अन्य इसे नहीं देखते हैं," मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर न्यूक्लियर फिजिक्स के वर्नर रोडेयोखन ने कहा।

यदि बाँझ न्यूट्रिनो नए परिणामों के लिए स्पष्टीकरण हैं, तो भौतिक विज्ञानी अभी भी यह पता नहीं लगा सकते हैं कि इन नए कणों के गुणों को बाकी चीजों के साथ कैसे जोड़ा जाए, जो हम जानते हैं। शायद सबसे अप्रिय तथ्य यह है कि प्रारंभिक ब्रह्मांड से हमारे पास आने वाली रोशनी का अवलोकन करते समय, इसका मतलब है कि उस समय न्यूट्रिनो की केवल तीन किस्में थीं। एलएलएनडी, मिनीबून और अन्य प्रयोगों के परिणामों के अर्थ को समझने के लिए, "एक पूरी तरह से नए सैद्धांतिक मंच की आवश्यकता है," स्लोगर ने कहा।

इसके अलावा, विशेष रूप से उन बाँझ न्युट्रीनो जो काल्पनिक रूप से मिनीबोन पर प्राप्त आंकड़ों में फिट होने में सक्षम हैं, किसी भी पहेली को हल नहीं करते हैं, जिसके कारण भौतिकविदों ने आमतौर पर ऐसे कणों के अस्तित्व के बारे में सिद्धांतों का निर्माण करना शुरू कर दिया। बाँझ न्युट्रीनो, काफी भारी होने के कारण, अदृश्य "डार्क मैटर" की व्याख्या कर सकता है, जो स्पष्ट रूप से, आकाशगंगाओं को कवर करता है। वे बताएंगे कि इलेक्ट्रॉनिक, म्यूऑन और ताऊ न्यूट्रिनो एक गणितीय चाल के कारण इतने हल्के होते हैं, जिन्हें सीसाव तंत्र कहा जाता है। लेकिन 1 ईवी से कम के द्रव्यमान के साथ, मिनीबोइन पर कथित बाँझ न्यूट्रिनो वर्णित उद्देश्यों के लिए द्रव्यमान का अभाव है। "हमारे पास बाँझ न्युट्रीनो [मास में] 1 ईवी की उम्मीद करने का कोई कारण नहीं होगा," मैथ्यू बकले ने कहा, रटगर्स विश्वविद्यालय के कण भौतिकी के विशेषज्ञ। "लेकिन ऐसा नहीं है कि अतीत में ब्रह्मांड ने हमें नए कण जोड़ने से रोक दिया था।"

इस भ्रम के कारण कई विशेषज्ञों को आशावाद हुआ और उन्हें संदेह होने लगा कि MiniBooNE और LSND एक अज्ञात त्रुटि के शिकार हुए हैं। फ्री यूनिवर्सिटी ऑफ ब्रुसेल्स के एक भौतिक विज्ञानी फ्रेया ब्लैकमैन का तर्क है कि प्रयोग एक मिनीबोन तेल टैंक में तटस्थ चपरासी के क्षय की दर को व्यवस्थित रूप से कम कर सकते हैं - और ये घटना इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनोस से संकेतों की नकल करते हैं।

न्यू यॉर्क यूनिवर्सिटी के सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी नील वेनर ने कहा, "यह स्पष्ट है कि यहां कुछ छांटा गया है, और मुझे उम्मीद है कि यह चौथा न्यूट्रिनो होगा।" "यह देखते हुए, हम याद करते हैं कि यह पहला मॉडल होगा जो मानक मॉडल से परे खुलता है, इसलिए इसके अस्तित्व को साबित करने के लिए सीमा स्पष्ट रूप से बहुत अधिक है।" अभी के लिए, उन्होंने कहा: "मैं 'प्रतीक्षा, देखें' के दृष्टिकोण के लिए इच्छुक हूं।

भविष्य के प्रयोगों में एक अधिक निश्चित उत्तर दिखाई देगा, जिसमें कॉनराड और उनके कई सहयोगियों द्वारा प्रस्तावित IsoDAR शामिल है। बीम के अंत में एक निश्चित प्रकार के न्यूट्रिनो की संख्या की गणना करने के बजाय, वह देखेंगे कि यात्रा के दौरान न्यूट्रिनो कैसे अलग-अलग किस्मों के बीच दोलन करते हैं, जो दोलनों का अधिक संपूर्ण चित्र देंगे। "मैंने इस परियोजना पर अपना पैसा अभी तक नहीं लगाया है, क्योंकि न्यूट्रिनोस की यह अधिकता अनुसूची पर एक जगह है," शरद ने कहा। "क्या होगा अगर दाग किसी और चीज के कारण हो सकता है?" वास्तव में इसके प्रति आश्वस्त होने के लिए, मुझे इन पूर्वानुमानित उतार-चढ़ावों को अच्छे सांख्यिकीय महत्व के साथ देखने की आवश्यकता है। ”