विज्ञान के लिए 5 तरीके उपपरमाण्विक न्यूट्रिनो का उपयोग किया जा सकता है

रेडियोधर्मी क्षय के एक उप-परमाणु उपोत्पाद के रूप में, छोटे न्यूट्रिनो को लगभग एक सदी पहले तक अस्तित्व में नहीं माना गया था। इतालवी थोड़ा तटस्थ के लिए, यह एक मौलिक कण है जिसमें कोई आंतरिक भाग नहीं है और कोई विद्युत आवेश नहीं है।

हानिरहित और सर्वव्यापी दोनों, बिग बैंग के बाद एक सेकंड के ट्रिलियन से अनुमानित 300 अवशेष न्यूट्रिनो हर सेकंड आपकी पिंकी उंगली से गुजरते हैं। और क्योंकि वे शायद ही कभी सामान्य पदार्थ के साथ बातचीत करते हैं, वे सितारों और ग्रहों से भी गुजर सकते हैं जैसे मक्खन के माध्यम से गर्म चाकू का टुकड़ा।

हालांकि उन्होंने अभी तक अपने सभी रहस्यों को नहीं छोड़ा है, लेकिन एक आकर्षक नई किताब, “घोस्ट पार्टिकल: इन सर्च ऑफ द एलूसिव एंड मिस्टीरियस न्यूट्रिनो,” हमें उस गति के बारे में बताती है, जिसे हम मनुष्यों ने 1930 से उनके बारे में एकत्र किया है। सह-लेखक अर्लिंगटन में टेक्सास विश्वविद्यालय में एक शोध प्रोफेसर एलन चोडोस और विख्यात विज्ञान पत्रकार जेम्स रिओर्डन ने न्यूट्रिनो के बारे में जो सीखा है उसका विश्लेषण किया है और हम उन्हें लागू विज्ञान के सभी रूपों के लिए कैसे उपयोग कर सकते हैं।

गामा किरणों के फटने, सुपरनोवा, हमारे अपने तारे में परमाणु प्रतिक्रियाओं और पृथ्वी के भीतर कण क्षय के माध्यम से स्वाभाविक रूप से उत्पादित, वे कण त्वरक और वर्तमान परमाणु रिएक्टरों के उप-उत्पाद भी हैं। शायद, सबसे द्रुतशीतन, उन्हें पहली बार न्यू मैक्सिको में 1940 के दशक के परमाणु हथियारों के परीक्षण के परिणाम के रूप में पहचाना गया था।

यहाँ पुस्तक से पाँच टेकअवे हैं।

—- समय की शुरुआत के करीब ब्रह्मांडीय न्यूट्रिनो पृष्ठभूमि की जांच करना

कॉस्मिक न्यूट्रिनो बैकग्राउंड बिग बैंग के लगभग एक सेकंड बाद का है। यदि इस तरह के अवशेष न्यूट्रिनो का अध्ययन किया जा सकता है, तो लेखक ध्यान दें कि वे शुरुआती ब्रह्मांड को इस तरह से प्रकट करेंगे, जो अब तक ब्रह्मांड विज्ञानियों से दूर है।

लेकिन इस प्रारंभिक न्यूट्रिनो पृष्ठभूमि का पता लगाने का कार्य अभी भी प्रगति पर है। लाइट, अर्ली-ब्रह्मांड मैसिव-न्यूट्रिनो यील्ड (PTOLEMY) के लिए प्रस्तावित प्रिंसटन ट्रिटियम ऑब्जर्वेटरी ट्रिटियम के नमूनों की तलाश करके इस न्यूट्रिनो पृष्ठभूमि को प्रकट कर सकता है, जो इलेक्ट्रॉनों को थोड़े ऊंचे ऊर्जा स्तरों के साथ प्रदर्शित करते हैं, लेखकों पर ध्यान दें।

लेखकों ने नोट किया कि प्राकृतिक ट्रिटियम क्षय से आने वाले इलेक्ट्रॉनों और अवशेष न्यूट्रीनो द्वारा प्रेरित इलेक्ट्रॉनों के बीच अंतर करने के लिए व्यावसायिक रूप से उपलब्ध वार्षिक आपूर्ति के लगभग एक चौथाई ट्रिटियम का उपयोग करने का विचार है। लेकिन यह कोई छोटी उपलब्धि नहीं होगी और इसके लिए 50,000 में एक हिस्से के सटीक माप की आवश्यकता होगी।

—- सुपरनोवा प्रारंभिक चेतावनी प्रणाली के रूप में न्यूट्रिनो का उपयोग करना

सुपरनोवा जाने वाले तारे से पता चला पहला न्यूट्रिनो 36 साल पहले हुआ था। यह अब प्रसिद्ध सुपरनोवा 1987A के हमारी पड़ोसी बौनी आकाशगंगा, बड़े मैगेलैनिक बादल में फटने से कुछ ही घंटे पहले था।

कुछ न्यूट्रिनो जो तीन स्थलीय डिटेक्टरों में वापस आ गए थे, वे 1987 के सुपरनोवा से निकले लोगों का एक मामूली हिस्सा थे, लेखकों ने ध्यान दिया, क्योंकि सुपरनोवा की लगभग 99 प्रतिशत ऊर्जा न्यूट्रिनो में चली जाती है।

सुपरनोवा जाने वाले सितारों की पहचान करने के लिए मौजूदा सुपर नोवा अर्ली वार्निंग सिस्टम (SNEWS 2.0) नेटवर्क का उपयोग करने का विचार है। न्यूट्रिनो डिटेक्टरों में संकेतों के समय को देखते हुए, SNEWS 2.0 आकाश के उस क्षेत्र का पता लगाने के लिए त्रिभुज बना सकता है जहां सुपरनोवा दिखाई देने वाला है, चोडोस और रिओर्डन लिखते हैं।

उम्मीद यह है कि ग्राउंड-आधारित न्यूट्रिनो वेधशालाओं के इस बढ़ते नेटवर्क से जल्द ही पूर्व-सुपरनोवा न्यूट्रिनो का पता चलेगा, जो मिल्की वे आकाशगंगा के केंद्र के रूप में दूर है, लेखक लिखते हैं।

—- परमाणु अप्रसार समझौतों का उल्लंघन करने वाले राष्ट्रों को पकड़ने के लिए न्यूट्रिनो का उपयोग करना

संयुक्त राष्ट्र के परमाणु निरीक्षकों को किसी दिए गए देश के परमाणु रिएक्टरों की निगरानी के लिए हमेशा तैयार पहुंच नहीं मिलती है, जिसका उपयोग हथियार-ग्रेड यूरेनियम उत्पन्न करने के लिए भी किया जा सकता है। लेकिन न्यूट्रिनो ऑन-साइट निरीक्षणों के लिए वर्क-अराउंड प्रदान कर सकता है।

पहला न्यूट्रिनो डिटेक्टर विशेष रूप से रिएक्टरों में प्लूटोनियम उत्पादन को दूरस्थ रूप से मॉनिटर करने के लिए प्रौद्योगिकी का प्रदर्शन करने का इरादा रखता है, एंटीन्यूट्रिनोस (वॉचमैन) के लिए वाटर चेरेंकोव मॉनिटर है, लेखक नोट करते हैं। उत्तरी इंग्लैंड की बॉल्बी नमक खदान के अंदर जमीन के 1,000 मीटर नीचे से, वॉचमैन अगले साल हार्टलपूल परमाणु ऊर्जा स्टेशन से लगभग 25 किलोमीटर दूर आने वाले न्यूट्रिनो की खोज करके इस विचार का परीक्षण करेगा।

—- पृथ्वी के गहरे आंतरिक भाग का पता लगाने के लिए न्यूट्रिनो का उपयोग करना

यदि कुछ ट्रिलियन इलेक्ट्रॉन वोल्ट की ऊर्जा पर न्यूट्रिनो का कृत्रिम रूप से उत्पादन किया जा सकता है, तो वे अपने परिवेश के साथ अधिक संवादात्मक बन सकते हैं। इस प्रकार यह भूवैज्ञानिकों को चिकित्सा टोमोग्राफी के समान तरीके से पृथ्वी के गहरे आंतरिक भाग के बारे में और अधिक जानने का साधन देगा।

लेकिन इस तरह के उच्च-ऊर्जा न्यूट्रिनो उत्पन्न करने के लिए, लेखक ध्यान दें कि इसके लिए लगभग 24 किलोमीटर व्यास वाले एक अंडरसीट कण त्वरक रिंग की आवश्यकता होगी। यह विचार प्रोटॉन को 20 ट्रिलियन इलेक्ट्रॉन वोल्ट (20 TeV) तक गति देने के लिए है, फिर उन्हें कणों की एक किरण बनाने के लिए एक लक्ष्य में तोड़ दिया जाता है जो तब उच्च ऊर्जा न्यूट्रिनो में क्षय हो जाएगा।

—- ईटी इंटरस्टेलर सिग्नलिंग के लिए सितारों को संशोधित करने के लिए न्यूट्रिनो के बीम का उपयोग कर सकता है

अत्यधिक उन्नत अलौकिक सभ्यताएं आकाशगंगा में सूचना प्रसारित करने के लिए न्यूट्रिनो के अत्यधिक उच्च ऊर्जा बीम का उपयोग करते हुए स्पंदित सेफिड चर सितारों को संशोधित कर सकती हैं। लेखक पत्रिका में प्रदर्शित होने वाले 2012 के एक लेख का संदर्भ देते हैं समकालीन भौतिकी.

विचार यह है कि ईटी स्पंदित न्यूट्रिनो बीम का उपयोग सेफिड वेरिएबल स्टार की स्पंदन अवधि को संशोधित करने के लिए कर सकता है। पेपर नोट करता है कि इस तरह के न्यूट्रिनो बीम स्टार से बाइनरी सिग्नेचर उत्पन्न कर सकते हैं, जिसमें न्यूट्रिनो-ट्रिगर कृत्रिम रूप से छोटी अवधि के साथ सामान्य स्पंदन अवधि शामिल होती है।

सेफिड्स एक स्वाभाविक पसंद करेंगे क्योंकि उन्हें बड़ी दूरी पर देखा जा सकता है और जैसा कि कागज के लेखक बताते हैं, कोई भी विकासशील तकनीकी समाज, जैसे कि हमारा, संभवतः उन्हें दूरी के मार्कर के रूप में देखेगा। कागज के लेखक इस प्रकार प्रस्ताव करते हैं कि हम इन चर सितारों को बुद्धिमान संकेतों के संकेत देने वाले पैटर्न के लिए खोजते हैं।

किताब के लिए?

“घोस्ट पार्टिकल” आने वाले दशकों के लिए एक शेल्फ लाइफ का हकदार है।