अंटार्कटिक बर्फ से पाए गए अजीब संकेत भौतिकी के नियमों को धता बताते हैं। वैज्ञानिक एक उत्तर खोज रहे हैं

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वैज्ञानिक अंटार्कटिका में बर्फ से नीचे दिए गए विसंगतिपूर्ण संकेतों की पहचान का निर्धारण करके एक दशक लंबे रहस्य को हल करने की कोशिश कर रहे हैं।

अजीब रेडियो तरंगें एक और असामान्य घटना की खोज के दौरान उभरी: न्यूट्रिनो के रूप में जाना जाने वाला उच्च-ऊर्जा ब्रह्मांडीय कण। ब्रह्मांड की दूर तक पहुंचने से पृथ्वी पर पहुंचते हुए, न्यूट्रिनो को अक्सर “भूतिया” कहा जाता है क्योंकि वे बेहद अस्थिर, या वाष्पशील होते हैं, और बिना किसी भी तरह के मामले से गुजर सकते हैं।

पिछले एक दशक में, शोधकर्ताओं ने पानी और बर्फ के विशाल विस्तार का उपयोग करके कई प्रयोग किए हैं, जो न्यूट्रिनो की खोज के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, जो कि रहस्यमय ब्रह्मांडीय किरणों पर प्रकाश डाल सकते हैं, ब्रह्मांड में सबसे अधिक ऊर्जावान कण। इनमें से एक

यह इस शिकार के दौरान था कि अनीता ने विषम रेडियो तरंगों को उठाया था जो न्यूट्रिनो नहीं लगते थे।

संकेत क्षितिज के नीचे से आए थे, यह सुझाव देते हुए कि वे डिटेक्टर तक पहुंचने से पहले हजारों मील की चट्टान से गुजर चुके थे। लेकिन रेडियो तरंगों को चट्टान द्वारा अवशोषित किया जाना चाहिए था। अनीता टीम का मानना ​​था कि इन विषम संकेतों को कण भौतिकी की वर्तमान समझ से नहीं समझाया जा सकता है।

अन्य उपकरणों के साथ अनुवर्ती अवलोकन और विश्लेषण, जिसमें हाल ही में अर्जेंटीना में पियरे ऑगेर ऑब्जर्वेटरी द्वारा आयोजित किया गया है, एक ही संकेत खोजने में सक्षम नहीं हैं। पियरे ऑगर सहयोग के परिणाम मार्च में जर्नल फिजिकल रिव्यू लेटर्स में प्रकाशित किए गए थे।

पेंसिल्वेनिया स्टेट यूनिवर्सिटी में भौतिकी, खगोल विज्ञान और खगोल भौतिकी के एसोसिएट प्रोफेसर, स्टडी कॉथोर स्टेफ़नी विसेल ने कहा कि विसंगतिपूर्ण संकेतों की उत्पत्ति स्पष्ट नहीं है।

“हमारे नए अध्ययन से संकेत मिलता है कि इस तरह के (संकेतों) को एक प्रयोग द्वारा नहीं देखा गया है … पियरे ऑगेर ऑब्जर्वेटरी की तरह,” विसेल ने कहा। “तो, यह इंगित नहीं करता है कि नई भौतिकी है, बल्कि कहानी में जोड़ने के लिए अधिक जानकारी है।”

वैज्ञानिकों का कहना है कि बड़े, अधिक संवेदनशील डिटेक्टर रहस्य को हल करने में सक्षम हो सकते हैं, या अंततः यह साबित कर सकते हैं कि क्या विषम संकेत एक अस्थायी थे, जबकि गूढ़ न्यूट्रिनो और उनके स्रोतों की खोज जारी रखते हुए, वैज्ञानिकों का कहना है।

न्यूट्रिनो की खोज

पृथ्वी पर न्यूट्रिनो का पता लगाने से शोधकर्ताओं को उन्हें अपने स्रोतों पर वापस जाने की अनुमति मिलती है, जो वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि मुख्य रूप से ब्रह्मांडीय किरणें हैं जो हमारे ग्रह के वातावरण पर हमला करती हैं।

ब्रह्मांड में सबसे अधिक ऊर्जावान कण, कॉस्मिक किरणें ज्यादातर प्रोटॉन या परमाणु नाभिक से बनी होती हैं, और वे ब्रह्मांड में अनलिश किए जाते हैं क्योंकि जो कुछ भी उन्हें पैदा करता है वह एक ऐसा शक्तिशाली कण त्वरक है जो बड़े हैड्रॉन कोलाइडर की क्षमताओं को बौना बनाता है। न्यूट्रिनो खगोलविदों को कॉस्मिक किरणों को बेहतर ढंग से समझने में मदद कर सकते हैं और जो उन्हें ब्रह्मांड में लॉन्च करते हैं।

लेकिन न्यूट्रिनो को खोजना मुश्किल है क्योंकि उनके पास लगभग कोई द्रव्यमान नहीं है और वे सबसे चरम वातावरण से गुजर सकते हैं, जैसे सितारों और पूरी आकाशगंगाओं, अपरिवर्तित। वे, हालांकि, पानी और बर्फ के साथ बातचीत करते हैं।

अनीता को ब्रह्मांड में उच्चतम ऊर्जा न्यूट्रिनो की खोज करने के लिए डिज़ाइन किया गया था, उच्च ऊर्जा पर अभी तक का पता चला है, जस्टिन वैंडेनब्रोके, विस्कॉन्सिन विश्वविद्यालय, मैडिसन विश्वविद्यालय में भौतिकी की एक एसोसिएट प्रोफेसर ने कहा। उन्होंने कहा कि प्रयोग के रेडियो एंटीना ने रेडियो तरंगों की एक छोटी नाड़ी की खोज की, जब एक न्यूट्रिनो अंटार्कटिक बर्फ में एक परमाणु से टकराता है, जिससे कम ऊर्जा कणों की बौछार होती है, उन्होंने कहा।

अपनी उड़ानों के दौरान, अनीता ने बर्फ से आने वाले कणों के उच्च-ऊर्जा वाले फव्वारे पाए, एक प्रकार का उल्टा ब्रह्मांडीय किरणों की बौछार। डिटेक्टर अल्ट्राहिघ एनर्जी कॉस्मिक किरणों के प्रति भी संवेदनशील है जो पृथ्वी पर बारिश और एक रेडियो फट बनाते हैं जो रेडियो तरंगों के टॉर्च बीम की तरह काम करता है।

जब अनीता एक ब्रह्मांडीय किरण देखती है, तो टॉर्च बीम वास्तव में रेडियो तरंगों का एक दूसरे लंबे समय के एक-बिलियनवें का एक फट जाता है जिसे यह दिखाने के लिए एक लहर की तरह मैप किया जा सकता है कि यह बर्फ से कैसे दर्शाता है।

डेटा में एक विसंगति

अनीता उड़ानों से अपने डेटा में दो बार, प्रयोग की मूल टीम ने किसी भी मॉडल द्वारा भविष्यवाणी की तुलना में बहुत तेज कोण पर बर्फ के माध्यम से आने वाले संकेतों को देखा, जिससे उनके मूल स्रोतों के लिए संकेतों का पता लगाना असंभव हो गया।

“रेडियो तरंगें जो हमने लगभग एक दशक पहले पाया था, वह वास्तव में खड़ी कोणों पर थी, जैसे बर्फ की सतह से 30 डिग्री नीचे,” विसेल ने कहा।

न्यूट्रिनो बहुत सारे मामले से यात्रा कर सकते हैं, लेकिन पृथ्वी के माध्यम से सभी तरह से नहीं, वैंडेनब्रुक ने कहा।

उन्होंने कहा, “वे क्षितिज से थोड़ा नीचे से आने की उम्मीद करते हैं, जहां उनके लिए बहुत पृथ्वी नहीं है,” उन्होंने एक ईमेल में लिखा है। “अनीता विसंगतिपूर्ण घटनाएं पेचीदा हैं क्योंकि वे क्षितिज के नीचे अच्छी तरह से आते हैं, इसलिए न्यूट्रिनो को पृथ्वी के बहुत से यात्रा करनी होगी। यह कण भौतिकी के मानक मॉडल के अनुसार संभव नहीं है।”

पियरे ऑगर सहयोग, जिसमें दुनिया भर के सैकड़ों वैज्ञानिक शामिल हैं, ने अनीता द्वारा पता चला विसरित संकेतों को समझने की कोशिश करने के लिए एक दशक से अधिक के डेटा का विश्लेषण किया।

टीम ने समान संकेतों को खोजने की कोशिश करने के लिए अपने वेधशाला का भी उपयोग किया। बरमा वेधशाला एक हाइब्रिड डिटेक्टर है जो ब्रह्मांडीय किरणों को खोजने और अध्ययन करने के लिए दो तरीकों का उपयोग करता है। एक विधि उच्च-ऊर्जा कणों को खोजने पर निर्भर करती है क्योंकि वे पृथ्वी की सतह पर टैंकों में पानी के साथ बातचीत करते हैं, और अन्य हमारे ग्रह के वायुमंडल में पराबैंगनी प्रकाश के साथ संभावित बातचीत को ट्रैक करता है।

“ऑब्जर्वेटरी अल्ट्राहिग एनर्जी कॉस्मिक रे एयर शॉवर्स का निरीक्षण करने के लिए एक बहुत ही अलग तकनीक का उपयोग करता है, चार्ज किए गए कणों की द्वितीयक चमक का उपयोग करते हुए, क्योंकि वे इसे शुरू करने वाले ब्रह्मांडीय किरण की दिशा निर्धारित करने के लिए वातावरण को पार करते हैं,” पीटर गोरहम ने कहा, हवाई में विश्वविद्यालय के विश्वविद्यालय में भौतिकी के एक प्रोफेसर। “कणों की इस तरह की बौछार की तरह दिखने के कंप्यूटर सिमुलेशन का उपयोग करके अगर यह अनीता विसंगतिपूर्ण घटनाओं की तरह व्यवहार करता है, तो वे समान घटनाओं के लिए एक प्रकार का टेम्पलेट उत्पन्न करने में सक्षम हैं और फिर उनके डेटा को खोजने के लिए यह देखने के लिए कि क्या कुछ भी दिखाई देता है।”

गोरहम, जो नए शोध के साथ शामिल नहीं थे, ने अनीता प्रयोग को डिजाइन किया और विसंगतिपूर्ण संकेतों के बारे में अधिक समझने के लिए अन्य शोध किए हैं।

जबकि अल्ट्राहिघ-ऊर्जा कॉस्मिक किरणों द्वारा वायुमंडल में उत्पादित नीचे-जाने वाली कण शावर को मापने के लिए बरमा वेधशाला को डिज़ाइन किया गया था, टीम ने अपने डेटा विश्लेषण को ऊपर की ओर जाने वाली हवा की बारिश की खोज के लिए फिर से डिज़ाइन किया, वैंडेनब्रोके ने कहा। Vandenbroucke ने नए अध्ययन पर काम नहीं किया, लेकिन उन्होंने प्रकाशन से पहले इसकी समीक्षा की।

उन्होंने कहा, “ऑगर में इस तरह के आयोजनों के लिए एक विशाल एकत्रित क्षेत्र है, जो अनीता से बड़ा है।” “अगर अनीता विसंगतिपूर्ण घटनाओं को पृथ्वी के माध्यम से यात्रा करने वाले किसी भी कण द्वारा उत्पादित किया जाता है और फिर ऊपर की ओर जाने वाली वर्षा का उत्पादन किया जाता है, तो बरमा को उनमें से कई का पता लगाना चाहिए था, और यह नहीं किया।”

ICECUBE प्रयोग का उपयोग करके एक अलग अनुवर्ती अध्ययन, जिसमें अंटार्कटिक बर्फ में गहरे सेंसर एम्बेडेड सेंसर हैं, ने भी विसंगतिपूर्ण संकेतों की खोज की।

“क्योंकि Icecube बहुत संवेदनशील है, अगर अनीता विसंगतिपूर्ण घटनाएं न्यूट्रिनो थीं, तो हमने उनका पता लगाया होगा,” 2019 और 2022 के बीच Icecube न्यूट्रिनो स्रोत वर्किंग ग्रुप के कोलेड के रूप में कार्य करने वाले वैंडेनब्रोके ने लिखा।

“यह एक दिलचस्प समस्या है क्योंकि हमारे पास अभी भी वास्तव में उन विसंगतियों के लिए स्पष्टीकरण नहीं है, लेकिन हम जो जानते हैं वह यह है कि वे सबसे अधिक संभावना है कि वे न्यूट्रिनो का प्रतिनिधित्व नहीं कर रहे हैं,” विसेल ने कहा।

अजीब तरह से, एक अलग तरह का न्यूट्रिनो, जिसे ताऊ न्यूट्रिनो कहा जाता है, एक परिकल्पना है जिसे कुछ वैज्ञानिकों ने विसंगतिपूर्ण संकेतों के कारण के रूप में सामने रखा है।

ताऊ न्यूट्रिनो पुन: उत्पन्न कर सकते हैं। जब वे उच्च ऊर्जाओं पर क्षय करते हैं, तो वे एक और ताऊ न्यूट्रिनो का उत्पादन करते हैं, साथ ही एक कण जिसे ताऊ लेप्टन कहा जाता है – एक इलेक्ट्रॉन के समान, लेकिन बहुत भारी।

लेकिन ताऊ न्यूट्रिनो परिदृश्य को बहुत संभावना नहीं है कि सिग्नल से जुड़े कोण की स्थिरता है, विसेल ने कहा।

“आप उम्मीद करते हैं कि ये सभी ताऊ न्यूट्रिनो बहुत ही क्षितिज के बहुत करीब हैं, जैसे कि शायद क्षितिज से एक से पांच डिग्री नीचे,” विसेल ने कहा। “ये क्षितिज से 30 डिग्री नीचे हैं। बस बहुत अधिक सामग्री है। वे वास्तव में काफी ऊर्जा खो देंगे और पता लगाने योग्य नहीं होंगे।”

पता लगाने का भविष्य

दिन के अंत में, गोरहम और अन्य वैज्ञानिकों को पता नहीं है कि विषम अनीता घटनाओं की उत्पत्ति क्या है। अब तक, कोई भी व्याख्या संकेतों के साथ मेल नहीं खाती है, जो कि रहस्य को हल करने की कोशिश करने के लिए वैज्ञानिकों को वापस खींचती है। उत्तर, हालांकि दृष्टि में हो सकता है।

Wissel एक नए डिटेक्टर, अल्ट्रा-हाई एनर्जी ऑब्जर्वेशन या PUEO के लिए पेलोड पर भी काम कर रहा है, जो दिसंबर में शुरू होने वाले एक महीने के लिए अंटार्कटिका पर उड़ जाएगा। अनीता की तुलना में बड़ा और 10 गुना अधिक संवेदनशील, प्यूओ अनीता द्वारा पता लगाए गए विषम संकेतों के कारण क्या कर रहा है, इस बारे में अधिक जानकारी प्रकट कर सकता है, विसेल ने कहा।

“अभी, यह इन लंबे समय से चली आ रही रहस्यों में से एक है,” विसेल ने कहा। “मैं उत्साहित हूं कि जब हम प्यूओ को उड़ाते हैं, तो हमारे पास बेहतर संवेदनशीलता होगी। सिद्धांत रूप में, हमें इन विसंगतियों को बेहतर ढंग से समझने में सक्षम होना चाहिए जो हमारी पृष्ठभूमि को समझने और अंततः भविष्य में न्यूट्रिनो का पता लगाने के लिए एक लंबा रास्ता तय करेंगे।”

गोरहम ने कहा कि प्यूओ, एक संक्षिप्त नाम जो हवाईयन उल्लू का संदर्भ देता है, को कई विषम संकेतों को पकड़ने और वैज्ञानिकों को जवाब खोजने में मदद करने के लिए संवेदनशीलता होनी चाहिए।

“कभी -कभी आपको बस ड्राइंग बोर्ड पर वापस जाना पड़ता है और वास्तव में यह पता लगाना होता है कि ये चीजें क्या हैं,” विसेल ने कहा। “सबसे अधिक संभावना परिदृश्य यह है कि यह कुछ सांसारिक भौतिकी है जिसे समझाया जा सकता है, लेकिन हम सभी दरवाजों पर दस्तक दे रहे हैं कि वे यह पता लगाने की कोशिश करें कि वे क्या हैं।”

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