न्यूट्रिनो आश्चर्यजनक मापन में प्रोटॉन की संरचना की जांच करते हैं

एक पोस्टडॉक शोधकर्ता के साहसिक सुझाव के बाद, एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने न्यूट्रिनो स्कैटरिंग का उपयोग करके प्रोटॉन की आंतरिक संरचना की जांच करने के लिए एक मजबूत तकनीक की खोज की है। तीजिन कै रोचेस्टर विश्वविद्यालय में और फ़र्मिलाब के MINERvA प्रयोग पर काम करने वाले सहयोगियों ने दिखाया है कि डिटेक्टर के प्लास्टिक लक्ष्य द्वारा बिखरे हुए न्यूट्रिनो से प्रोटॉन के बारे में जानकारी कैसे निकाली जा सकती है।

1950 के दशक की शुरुआत में, भौतिक विज्ञानी प्रोटॉन के आकार को निर्धारित करने के लिए उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन बीम का उपयोग कर रहे थे। यह मापकर कि ये इलेक्ट्रॉन लक्ष्य से कैसे बिखरते हैं, शोधकर्ता तब से प्रोटॉन की आंतरिक संरचना की जांच करने और उनके घटक क्वार्क के चार्ज वितरण को विस्तार से मापने में कामयाब रहे हैं।

सिद्धांत रूप में, न्यूट्रिनो के बीम का उपयोग करके समान माप भी संभव होना चाहिए, जैसे कि फ़र्मिलाब में उत्पन्न बीम। आवेशहीन और लगभग द्रव्यमानहीन होने के बावजूद, एक किरण में न्यूट्रिनो का एक छोटा सा अंश प्रोटॉन के साथ बातचीत करेगा, और विशिष्ट कोणों पर बिखर जाएगा। यदि इस प्रकीर्णन को मापा जा सकता है, तो यह न केवल प्रोटॉन संरचनाओं की जांच में इलेक्ट्रॉन प्रकीर्णन प्रयोगों का पूरक होगा; यह न्यूट्रिनो और प्रोटॉन कैसे परस्पर क्रिया करते हैं, इसके बारे में महत्वपूर्ण नई अंतर्दृष्टि भी प्रदान कर सकता है।

बहुत दूर तक फैला हुआ

अब तक, शोधकर्ताओं ने केवल गैसीय हाइड्रोजन लक्ष्यों में न्यूट्रिनो बीम को फायर करने की संभावना पर विचार किया है। हालाँकि, मौजूदा प्रायोगिक तकनीकों का उपयोग करके कोई निर्णायक परिणाम प्राप्त करने के लिए इन लक्ष्यों में प्रोटॉन न्यूट्रिनो को पर्याप्त संख्या में बिखेरने के लिए बहुत अधिक फैले हुए हैं।

नए अध्ययन में, कै की टीम ने लगभग संयोग से इस समस्या का समाधान ढूंढ लिया। भौतिक विज्ञानी वर्तमान में प्लास्टिक सिंटिलेटर लक्ष्यों में कणों की एक उच्च-ऊर्जा किरण को फायर करके न्यूट्रिनो का अध्ययन करने के लिए फ़र्मिलाब में मिनर्वा प्रयोग का उपयोग कर रहे हैं। ये घने, ठोस पॉलिमर हैं जिनमें बहुत सारा हाइड्रोजन और कार्बन होता है।

कार्बन घटाना

कै को एहसास हुआ कि इस ठोस लक्ष्य में हाइड्रोजन परमाणु हाइड्रोजन गैस की तुलना में कहीं अधिक सघनता से भरे हुए हैं। यदि MINERvA के डिटेक्टर में कार्बन परमाणुओं द्वारा बिखरे हुए न्यूट्रिनो को माप से घटाया जा सकता है, तो उन्होंने सुझाव दिया कि टीम को हाइड्रोजन नाभिक द्वारा बिखरे हुए सिग्नल के साथ छोड़ दिया जाएगा।

नए प्रयोग में प्रोटॉन की गूढ़ विद्युत चुम्बकीय संरचना देखी गई है

चूंकि हाइड्रोजन की तुलना में कार्बन द्वारा कहीं अधिक न्यूट्रिनो बिखरे हुए हैं, कैई के कई सहयोगी इस प्रस्ताव से सहमत नहीं थे। उनके विचार का परीक्षण करने के लिए, शोधकर्ताओं ने MINERvA में न्यूट्रिनो प्रकीर्णन के नौ वर्षों के माप से सिम्युलेटेड न्यूट्रिनो-कार्बन इंटरैक्शन को घटा दिया। जैसा कि काई ने भविष्यवाणी की थी, उनके पास प्रकीर्णन डेटा रह गया था जो इलेक्ट्रॉन-प्रकीर्णन प्रयोगों के परिणामों से काफी मिलता-जुलता था - स्पष्ट रूप से यह दर्शाता है कि उनकी तकनीक ने अपेक्षा के अनुरूप काम किया था।

इस प्रारंभिक सफलता के आधार पर, टीम को अब उम्मीद है कि इस दृष्टिकोण से प्रोटॉन की आंतरिक संरचना में गहरी अंतर्दृष्टि प्राप्त हो सकती है। यह शोधकर्ताओं को न्यूट्रिनो की प्रकृति से जुड़े कई शेष सवालों के जवाब देने के करीब ला सकता है। इसमें अन्य प्रकार के पदार्थों के साथ न्यूट्रिनो की मायावी बातचीत और न्यूट्रिनो दोलन के माध्यम से उनका सहज परिवर्तन शामिल है।

में अनुसंधान वर्णित है प्रकृति.

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/neutrinos-probe-the-protons-structure-in-surprising-measurement/