हर सेकंड हमारे शरीर से खरबों न्यूट्रिनो गुजरते हैं। सूर्य उन्हें संलयन के माध्यम से उत्पन्न करता है; परमाणु ऊर्जा संयंत्र भी ऐसा ही करते हैं। कुछ अंतरिक्ष में सुपरनोवा विस्फोटों से आते हैं। न्यूट्रिनो एंटीन्यूट्रिनो के साथ जुड़ते हैं, वैज्ञानिकों का मानना है कि यह उनके व्यवहार को प्रतिबिंबित करता है।
इसलिए जूनो को एंटीन्यूट्रिनो को पकड़ने के लिए डिज़ाइन किया गया है – विशेष रूप से, जो वेधशाला से लगभग 33 मील दूर दो परमाणु ऊर्जा संयंत्रों से उत्सर्जित होते हैं।
चीन के इंस्टीट्यूट ऑफ हाई एनर्जी फिजिक्स के प्रोजेक्ट लीडर और निदेशक वांग यिफांग ने कहा, जूनो का गोला, जो 13 मंजिल लंबा है, “सिंटिलेटर” नामक एक विशेष तरल से भरा जाएगा और शुद्ध पानी के एक सिलेंडर में डुबोया जाएगा।
जब एंटीन्यूट्रिनो तरल में गुजरते हैं, तो वे रासायनिक प्रक्रियाओं को ट्रिगर करेंगे जो प्रकाश की एक संक्षिप्त झलक उत्पन्न करेगी, जिसे गोले के अस्तर वाले सेंसर द्वारा कैप्चर किया जा सकता है।
वांग ने एक कठोर टोपी पहने हुए कहा, “घटना केवल 5 नैनोसेकंड तक चलने वाली फ्लैश को ट्रिगर करेगी, जिसे हम गोले के चारों ओर हजारों फोटोमल्टीप्लायर ट्यूबों के साथ कैप्चर करने की उम्मीद करते हैं।” “हमें एक दिन में 60 इवेंट देखने की उम्मीद है।”
उस दृष्टिकोण के लिए धन्यवाद, जूनो को पिछले उपकरणों की तुलना में लगभग 10 गुना बेहतर एंटीन्यूट्रिनो के द्रव्यमान में अंतर को मापने में सक्षम होना चाहिए।
तीन नई न्यूट्रिनो वेधशालाओं में से पहली
जूनो वैश्विक विज्ञान महाशक्ति बनने के चीन के महत्वाकांक्षी प्रयासों का हिस्सा है। इस वर्ष एक भाषण में, राष्ट्रपति झी जिनपिंग 2035 तक देश को विज्ञान और प्रौद्योगिकी की दिग्गज कंपनी में बदलने की योजना बनाई गई।
उम्मीद है कि जूनो अगले 10 वर्षों में खुलने वाली तीन अगली पीढ़ी की न्यूट्रिनो वेधशालाओं में से पहली होगी, जो इसे भौतिकी में एक नए युग में एक प्रकार का भाला बिंदु बनाती है। जापान में, हाइपर-कमियोकांडे वेधशाला 2027 में खुलने वाली है। और डीप अंडरग्राउंड न्यूट्रिनो एक्सपेरिमेंट, या ड्यून नामक एक यूएस-समर्थित कार्यक्रम, इलिनोइस से नॉर्थ डकोटा तक भूमिगत न्यूट्रिनो की एक किरण भेजने के लिए एक कण त्वरक की मांग करता है। 2031.
तीनों आगामी वेधशालाएँ कणों का पता लगाने के लिए विभिन्न तकनीकों का उपयोग करने की योजना बना रही हैं, इसलिए वे एक साथ पूरक और प्रतिस्पर्धी हैं। प्रत्येक में क्षेत्र को आगे बढ़ाने, नई स्पिनऑफ प्रौद्योगिकियों को जन्म देने और वैज्ञानिकों की एक नई लहर को प्रशिक्षित करने के लिए डिज़ाइन किया गया विशाल अंतर्राष्ट्रीय सहयोग शामिल है।
DUNE प्रोजेक्ट पर काम कर रहे रोचेस्टर विश्वविद्यालय में भौतिकी के सहायक प्रोफेसर क्रिस मार्शल ने कहा, “यह संभावना नहीं है कि जब हम इन प्रयोगों को चालू करेंगे तो हमें कुछ अप्रत्याशित देखने को मिलेगा।” “इन वास्तव में जटिल प्रभावों को छेड़ने की कोशिश करने के लिए कई प्रयोगों की आवश्यकता होगी जो चीजों को अलग-अलग तरीकों से माप रहे हैं।”
कुछ हद तक, प्रत्येक वेधशाला की प्रमुख भौतिकी प्रश्नों का उत्तर देने की क्षमता इस बात पर निर्भर करेगी कि शोधकर्ता परियोजनाओं के बीच और एक दूसरे के साथ कितनी अच्छी तरह काम करने में सक्षम हैं। लेकिन दुनिया भर के कुछ वैज्ञानिकों के बीच चिंता बढ़ रही है कि अमेरिका और चीन के बीच बढ़ते भू-राजनीतिक तनाव – और इसके परिणामस्वरूप उनके वैज्ञानिक संबंधों में खटास – प्रगति में बाधा बन सकती है।
हाल के वर्षों में, अमेरिका ने चीनी वैज्ञानिकों को अमेरिका-आधारित प्रौद्योगिकी को अपने देश में ले जाने से रोकने और चीन को स्टार विज्ञान प्रतिभा का अवैध शिकार करने से रोकने के लिए बनाई गई नीतियों का अनुसरण किया है।
वांग ने कहा कि अमेरिका ने बिना किसी स्पष्टीकरण के 2022 और 2023 में उनके वीजा अनुरोधों को अस्वीकार कर दिया और जूनो में अमेरिका की भागीदारी सीमित है।
उन्होंने कहा, “विज्ञान में सहयोग और प्रतिस्पर्धा अच्छी है, लेकिन यह केवल प्रतिस्पर्धा नहीं होनी चाहिए।”
अमेरिका स्थित वैज्ञानिकों ने कहा कि उन्होंने चीनी वैज्ञानिकों के साथ काम करने में नई बाधाएँ भी देखी हैं।
वर्जीनिया टेक सेंटर फॉर न्यूट्रिनो फिजिक्स के निदेशक पैट्रिक ह्यूबर ने एक ईमेल में कहा, “अमेरिका की ओर से, चीनी सहयोगियों के साथ सहयोग के लिए धन प्राप्त करना अधिक कठिन हो गया है और हमारे चीनी सहयोगियों के लिए अमेरिकी वीजा प्राप्त करना कठिन हो गया है।” .
जॉर्जिया टेक में भौतिकी के प्रोफेसर इग्नासियो तबोदा, जो दक्षिणी ध्रुव पर मौजूदा न्यूट्रिनो वेधशाला का नेतृत्व करने में मदद करते हैं, ने कहा, “चीनी वैज्ञानिकों के साथ सहयोग करना असंभव नहीं है – यह और भी कठिन होता जा रहा है।”
न्यूट्रिनो के रहस्यों को सुलझाना
जूनो में उत्पन्न डेटा अन्य उप-परमाणु कणों की तुलना में न्यूट्रिनो कैसे और क्यों अधिक आकार बदलता है, इस बारे में प्रमुख रहस्यों को सुलझाने में काफी मदद कर सकता है।
न्यूट्रिनो यात्रा करते समय तीन तथाकथित “स्वादों” के बीच दोलन कर सकते हैं या रूपांतरित हो सकते हैं – म्यूऑन, ताऊ और इलेक्ट्रॉन। उदाहरण के लिए, सूर्य इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो को पृथ्वी की ओर भेजता है, लेकिन कभी-कभी वे म्यूऑन न्यूट्रिनो के रूप में आते हैं। जब न्यूट्रिनो परस्पर क्रिया करते हैं – जो कि बहुत ही कम होता है – तो वे एक विशेष स्वाद पर स्थिर हो जाते हैं।
इसके अलावा, वैज्ञानिकों का मानना है कि न्यूट्रिनो तीन अलग-अलग द्रव्यमान अवस्थाओं में से एक के रूप में यात्रा करते हैं और ये अवस्थाएं इस संभावना को निर्धारित करने में मदद करती हैं कि न्यूट्रिनो एक विशेष स्वाद के रूप में परस्पर क्रिया करता है। लेकिन अभी तक यह स्पष्ट नहीं है कि किस राज्य में सबसे अधिक द्रव्यमान है।
वैज्ञानिक यह भी सोचते हैं कि न्यूट्रिनो और एंटीन्यूट्रिनो यात्रा के दौरान अलग-अलग रूप धारण कर सकते हैं और ये अंतर ब्रह्मांड में पदार्थ और एंटीमैटर के बीच भौतिकी में असंतुलन के लिए जिम्मेदार हो सकते हैं।
यदि ऐसा है, तो न्यूट्रिनो और एंटीन्यूट्रिनो के द्रव्यमान और दोलनों के बारे में अधिक जानने से शोधकर्ताओं को यह समझने में मदद मिल सकती है कि क्या भौतिकी का मानक मॉडल – कणों के लिए नियम पुस्तिका और वे कैसे बातचीत करते हैं – गायब पृष्ठ हैं या क्या पहले से अज्ञात कण या बल एक अनदेखी भूमिका निभा रहे हैं भूमिका।
इतालवी कण भौतिक विज्ञानी और DUNE के सह-प्रवक्ता सर्जियो बर्तोलुची ने कहा, “वास्तविकता का हमारा सुंदर सिद्धांत, मानक मॉडल, अंतिम सिद्धांत नहीं है।” “हमने पाया है कि हमें उन चीज़ों का उत्तर देने के लिए न्यूट्रिनो के बारे में और अधिक जानने की आवश्यकता है जिनका उत्तर मानक मॉडल नहीं दे सकता है।”
वांग चाहते हैं कि जूनो न्यूट्रिनो के द्रव्यमान पदानुक्रम को निर्धारित करने की दौड़ में अमेरिका और अन्य देशों से पहले जीत जाए।
“हम सिर्फ अच्छे वैज्ञानिक बनना चाहते हैं। विज्ञान में प्रथम होना सबसे महत्वपूर्ण है। दूसरे स्थान पर रहना कुछ भी नहीं है, ”उन्होंने कहा। “एक वैज्ञानिक के रूप में, मैं हर समय केवल अनुयायी नहीं बना रह सकता। मैं अपना खुद का होना चाहता हूं।”
यदि जूनो ड्यून के ऑनलाइन आने से पहले न्यूट्रिनो द्रव्यमान की कहानी बताता है, तो अमेरिका के नेतृत्व वाली परियोजना प्रश्न को अलग तरीके से मापने और जूनो के परिणामों की पुष्टि करने में सक्षम होगी।
DUNE की योजना इलिनोइस में एक सुविधा छोड़ते समय न्यूट्रिनो को मापने की है, जिसके बाद वे पृथ्वी के माध्यम से 800 मील की यात्रा करेंगे, जहां वे बातचीत और दोलन करने में सक्षम होंगे। एक बार जब वे दक्षिण डकोटा पहुंच जाते हैं और उनका पता लगाया जा सकता है, तो वैज्ञानिकों को उनकी यात्रा की शुरुआत और अंत में न्यूट्रिनो स्वादों के मिश्रण की तुलना करने में सक्षम होना चाहिए। हालाँकि, परियोजना में देरी और लागत में वृद्धि हुई है।
प्रोफेसर पेड्रो ओचोआ-रिकौक्स ने कहा, “जूनो का समृद्ध डेटासेट, जो एक तरह का होगा… 2030 से पहले बड़े पैमाने पर ऑर्डर निर्धारित करने में हमारी मदद करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगा, या तो अकेले या अन्य प्रयोगों के संयोजन में।” कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, इरविन में भौतिकी और खगोल विज्ञान के।
हालाँकि, न्यूट्रिनो वेधशाला परियोजनाओं के पीछे के कई वैज्ञानिकों ने स्वीकार किया कि अनुसंधान के व्यावहारिक, सांसारिक लाभों की भविष्यवाणी करना असंभव है। उन्होंने सुझाव दिया कि भविष्य में, यह नई प्रौद्योगिकियों को जन्म दे सकता है, डेटा-सघन कंप्यूटिंग में नवाचारों को बढ़ावा दे सकता है और कण त्वरक विज्ञान को आगे बढ़ा सकता है।
“यदि आप एक मोमबत्ती में सुधार करते हैं, तो आप कभी भी बिजली का लैंप नहीं बना पाएंगे, इसलिए आपको एक कदम की आवश्यकता है। आपको एक असंततता की आवश्यकता है,” अमेरिकी ऊर्जा विभाग की ब्रुकहेवन राष्ट्रीय प्रयोगशाला में कण भौतिक विज्ञानी और ड्यून परियोजना की सह-प्रवक्ता मैरी बिशाई ने कहा। “मौलिक अनुसंधान अनिवार्य रूप से असंतोष का जनक है।”
वांग ने इसे दूसरे तरीके से रखा, अपने काम का श्रेय शुद्ध जिज्ञासा को दिया: “मैं ‘बेकार’ विज्ञान में लगा हुआ हूं,” उन्होंने कहा।
