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डिटेक्टर पहली बार वास्तविक समय में सौर न्यूट्रिनो का अवलोकन करता है

ट्रांजिट में न्यूट्रिनो: बोरेक्सिनो डिटेक्टर में दृश्य। 14 मीटर व्यास वाले एक गोले के अंदर, सूरज से भूत के कण 300 टन एक विशेष तरल से टकराते हैं और वहां प्रकाश की छोटी सी चमक पैदा करते हैं। © बोरेक्सिनो सहयोग
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सूर्य के आंतरिक भाग से लगभग 70 बिलियन न्यूट्रिनो हमारे थम्बनेल के आकार के बारे में एक क्षेत्र को भेदते हैं। हालांकि, भूत के कणों का निरीक्षण करना मुश्किल है। अब तक वास्तविक समय में कम ऊर्जा वाले न्यूट्रिनो का पता लगाना असंभव था। एक अंतरराष्ट्रीय शोध दल ने अब पहली बार बोरेक्सिनो डिटेक्टर सोनेंन्यूट्रिनोस के साथ मनाया और इस तरह स्टार के नए संकेतों को डिक्रिप्ट किया। कणों, छोटे जांच की तरह, कॉस्मिक गैस बॉल के नाभिक में प्रक्रियाओं की सूचना दी।

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पृथ्वी पर एक जीवन सूरज के बिना अकल्पनीय है, यह प्रकाश और गर्मी देता है। इसके लिए ऊर्जा तारे के अंदर बनाई जाती है: लगभग 15 मिलियन डिग्री सेल्सियस पर, विभिन्न परमाणुओं का नाभिक एक साथ फ्यूज हो जाता है। वे लगातार विकिरण और कणों के विभिन्न स्तरों का उत्सर्जन करते हैं - जिनमें से कुछ न्यूट्रिनो हैं। प्रारंभिक कणों को सौर आंतरिक में विभिन्न प्रक्रियाओं के माध्यम से सूर्य और ब्रह्मांड के माध्यम से अपने रास्ते पर विभिन्न ऊर्जा मिलती है। अतीत में वास्तविक समय में शोधकर्ताओं द्वारा उच्च-ऊर्जा न्यूट्रिनो देखे गए हैं। लेकिन ये सूर्य में प्रक्रियाओं से आते हैं, जो ऊर्जा का केवल एक छोटा सा अंश पैदा करते हैं। सबसे आम प्रतिक्रियाएं कम ऊर्जा के साथ न्यूट्रिनो जारी करती हैं।

वास्तविक समय में सिग्नल

अंतर्राष्ट्रीय शोधकर्ताओं की एक टीम, जिसमें म्यूनिख के तकनीकी विश्वविद्यालय और न्यूक्लियर भौतिकी के मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट के वैज्ञानिक शामिल हैं, ने पहली बार वास्तविक समय में इन कम ऊर्जा वाले न्यूट्रिनो का अवलोकन किया है। ये उदासीन प्राथमिक कण सौर नाभिक में बेरिलियम के रेडियोधर्मी क्षय से उत्पन्न होते हैं। जब शोधकर्ता उन्हें पृथ्वी पर पंजीकृत करते हैं, तो वे जीवित देख सकते हैं कि सूर्य के अंदर ऊर्जा कैसे जारी होती है।

"यह अब तक संभव नहीं था, क्योंकि हमने इस तरह के अपने पहले सौर न्यूट्रिनो प्रयोग में कम-ऊर्जा न्यूट्रिनो को मापा, गैलेक्स / जीएनओ, केवल समय के साथ औसत। अभी भी सूरज के काफी अलग-अलग अवलोकन आमतौर पर केवल उनकी सतह से हल्के कण दिखाते हैं, "म्यूनिख के तकनीकी विश्वविद्यालय के फ्रांज वॉन फीलिट्ज़च कहते हैं। इन फोटोन को सूरज की कोर से सतह तक पहुंचने में कम से कम 100, 000 साल लगते हैं। न्यूट्रिनो, हालांकि, गैस गेंद के माध्यम से बिना रुके। मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर न्यूक्लियर फिजिक्स से स्टीफन शोनर्ट बताते हैं, "इस प्रकार न्यूट्रिनो शोध सूर्य के ऊर्जा उत्पादन पर वास्तविक समय में रिपोर्ट करता है:" हालांकि, इसके नुकसान भी हैं, क्योंकि हमें सबसे पहले न्यूट्रिनो को मापना होगा और वास्तव में केवल उन्हें ही। "

भूमिगत में ढाल दिया

न्यूट्रिनो शोध के लिए चुनौती यह नहीं है कि बहुत कम न्यूट्रिनो हैं। इसके विपरीत, प्रति सेकंड 70 बिलियन न्यूट्रिनो पृथ्वी की सतह के एक वर्ग सेंटीमीटर को पीछे छोड़ते हैं। हालांकि, उनके पास अलग-अलग ऊर्जा होती है और एक पूरे किरण झुंड का केवल एक घटक होता है। न्यूट्रिनो के अलावा, अन्य कणों और विकिरण का एक पूरा बैराज वैज्ञानिकों के डिटेक्टरों की जय हो।

इसलिए बोरेक्सिनो टीम भूमिगत में अपने प्रयोग के साथ भाग गई है - पृथ्वी की सतह से एक किलोमीटर नीचे। इतालवी अब्रूज़ी में भूमिगत प्रयोगशाला ग्रैन सैसो में, वैज्ञानिकों ने एक विशाल न्यूट्रिनो जाल बनाया है, जिसे इस साल 16 मई को ऑपरेशन में लगाया गया था। बोरेक्सिनो प्रयोग का दिल इसका डिटेक्टर है, जिसमें 300 टन तरल होता है। "हम पहले माप में पता चला है कि डिटेक्टर के अंदर बेरिलियमज़रफॉल से प्रति दिन लगभग 50 न्यूट्रिनो प्रकाश की चमक पैदा करते हैं, " टीयूएम के लोथर ओबेरॉयर कहते हैं।

भूत कणों का स्नैपशॉट

इस तरल के माध्यम से लॉन न्यूट्रिनो, जिसे एक स्किल्टिनेटर कहा जाता है, फिर परमाणुओं में व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉनों के साथ वहां टकराता है। इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो से ऊर्जा का हिस्सा प्राप्त करते हैं और इसे पड़ोसी अणुओं में स्थानांतरित करते हैं। उनके इलेक्ट्रॉनों तब एक उच्च ऊर्जा स्तर पर चढ़ते हैं - अणु इस प्रकार एक उत्तेजित अवस्था में होता है। इलेक्ट्रॉनों ने अपनी नई गलियों में आराम से दोलन किया और अंततः अपने मूल स्थानों पर लौट आए, लेकिन बिना कीमत चुकाए: उन्हें प्रकाश कणों का उत्सर्जन करके ऊर्जा छोड़नी पड़ी बाहर भेज देते हैं।

2, 200 सेंसर इस प्रकाश का निरीक्षण करते हैं और कंप्यूटर को सिग्नल भेजते हैं। यह वास्तविक समय में रिकॉर्ड करता है कि प्रकाश की चमक में कितनी ऊर्जा है और वे कहां से आते हैं। इस तरह, शोधकर्ता उग्र न्यूट्रिनो का एक प्रकार का स्नैपशॉट बनाते हैं। तस्वीरें 13 सेंटीमीटर तक की सटीकता के साथ दिखाती हैं, जहां 14-मीटर डिटेक्टर से प्रकाश की चमक आती है।

बल्ब सिद्धांत पर डिटेक्टर

हालांकि, अन्य विकिरण जैसे प्राकृतिक रेडियोधर्मिता या दूर के ब्रह्मांड से कण प्रकाश के इन चमक को ट्रिगर कर सकते हैं। "तो हम भूमिगत हो गए और डिटेक्टर को मल्टी-शेल मैट्रियोशका की तरह बनाया, ताकि जितना संभव हो उतना विकिरण को ढाल दिया जा सके, " शोर्नर्ट कहते हैं। डिटेक्टर के मूल में, एक कस्टम-निर्मित, केवल 100 माइक्रोन पतली नायलॉन परत आकार में स्कंटिलिएटर रखती है।

तरल की अतिरिक्त परतें, एक स्टील म्यान द्वारा समर्थित, इसके अतिरिक्त अन्य प्रभाव जैसे कि ब्रह्मांडीय विकिरण या रेडियोधर्मी क्षयित रेडॉन। सभी सामग्रियों को विशेष रूप से बोरेक्सिनो प्रयोग के लिए चुना गया था और उनकी शुद्धता की जांच की गई थी। लेकिन शोधकर्ता सरल साधनों का भी उपयोग करते हैं - उदाहरण के लिए उच्चतम शुद्धता का पानी। 2, 400 टन पानी को कठोर परिस्थितियों में फ़िल्टर किया गया और बाहरी विकिरण बफर के रूप में काम किया गया।

"हमारे लिए सबसे बड़ी चुनौती, हालांकि, डिटेक्टर के कुछ हिस्सों को प्राकृतिक रेडियोधर्मी संदूषण के मामूली ट्रेस से मुक्त करना था, " शॉनर्ट कहते हैं। व्यक्तिगत भागों और डिटेक्टर के लिए तरल पदार्थ का उत्पादन, साफ और सख्त गुणवत्ता नियंत्रण के तहत किया गया था। केवल इस तरह से शोधकर्ता यह बता सकते हैं कि यह न्युट्रीनो ट्रैप के घटक नहीं हैं जो कि रोशनी के प्रकाश को ट्रिगर करते हैं। "ये अवांछनीय प्रभाव सौर न्यूट्रिनो का निरीक्षण करना असंभव बना देगा, " ओबाउर कहते हैं।

डिटेक्टर में मेहमान

हालांकि, कुछ कण जो सूर्य या अंतरिक्ष से नहीं हैं, उनका स्वागत है: शोधकर्ता पृथ्वी पर परमाणु रिएक्टरों और कण त्वरक से न्यूट्रिनो को भी मापते हैं। उदाहरण के लिए, जिनेवा में सर्न पृथ्वी के माध्यम से एक न्यूट्रिनो बीम भेजता है जो पहले से ही बोरेक्सिनो के साथ देखा गया है। प्राथमिक कणों को 732 किलोमीटर की दूरी तय करनी होती है। इसी तरह, यूरोपीय परमाणु रिएक्टरों के न्यूट्रिनो जब तक बोरेक्सिनो में प्रकाश चमक के एक विशेष अनुक्रम का उत्पादन करते हैं, तब तक वे भूमिगत प्रयोगशाला में रहते हैं। लेकिन पृथ्वी खुद सिग्नल भेजती है। उदाहरण के लिए, ये न्यूट्रिनो संकेत पृथ्वी के क्रस्ट, मेंटल और न्यूक्लियस में विभिन्न रेडियोधर्मी तत्वों को कैसे वितरित करते हैं, दिखाते हैं। और वे रिपोर्ट करते हैं, सूरज से अपने रिश्तेदारों की तरह, वहां गर्मी पैदा करने वाली प्रक्रियाओं के बारे में।

बोरेक्सिनो प्रयोग के माप इस प्रकार पृथ्वी और तारे के अंतरतम में एक नई अंतर्दृष्टि प्रदान करते हैं। डेटा को खगोल भौतिकी में नई अंतर्दृष्टि प्रदान करनी चाहिए और इस प्रकार हमें अंतरिक्ष के अपने ज्ञान को गहरा करने में मदद करनी चाहिए। "हम आगामी परिणामों की प्रतीक्षा कर रहे हैं और आश्चर्य के लिए तैयार हैं। हमारी आकाशगंगा और उसके न्यूट्रिनो सिग्नल में एक सुपरनोवा विस्फोट हमारे काम को बढ़ावा देगा, "मैक्स प्लैंक के शोधकर्ता शॉनर्ट कहते हैं।

(आईडीडब्ल्यू - एमपीजी / तकनीकी विश्वविद्यालय म्यूनिख, 21.08.2007 - डीएलओ)