वैज्ञानिकों ने उच्चतम-ऊर्जा “भूत कण” का पता लगाया है। कण, एक प्रकार का न्यूट्रिनो, प्रकाश की गति से पृथ्वी पर पहुंचा और पिछले सबसे ऊर्जावान न्यूट्रिनो की ऊर्जा के 30 गुना ऊर्जा के साथ कभी झलकती है। यह पहला ठोस सबूत है कि ब्रह्मांड में ऐसी उच्च ऊर्जा वाले न्यूट्रिनो का उत्पादन किया जा सकता है।
इस कण की उच्च-ऊर्जा प्रकृति इंगित करती है कि न्यूट्रिनो मिल्की वे के बाहर से उत्पन्न होता है, और हालांकि भूत कण के स्रोत को निर्धारित किया जाना बाकी है, टीम को ध्यान में 12 संदिग्ध हैं। संदिग्ध सभी “ब्लेज़र्स,” या “सक्रिय गेलेक्टिक नाभिक” (AGN) के ऊर्जावान कोर हैं जो सुपरमैसिव ब्लैक होल को खिलाकर संचालित होते हैं। ब्लेज़र्स ऐसे प्रकार के क्वासर होते हैं जो बाहर खड़े होते हैं क्योंकि उच्च-ऊर्जा कणों के बीम और प्रकाश वे विस्फोट करते हैं, सीधे पृथ्वी पर इंगित किए जाते हैं।
एक और संभावना, हालांकि, यह है कि उच्च-ऊर्जा न्यूट्रिनो तब बनाया गया था जब एक अल्ट्रामेसिव कॉस्मिक किरण कण प्रकाश के कणों में पटक दिया गया था, या “फोटॉन”, बिग बैंग के ठीक बाद होने वाली कुछ घटना के बाद ब्रह्मांड में छोड़ दिया गया था।
न्यूट्रिनो को किलोमीटर क्यूबिक न्यूट्रिनो टेलीस्कोप (KM3NET) द्वारा एक एकल म्यूऑन का पता लगाने के माध्यम से देखा गया था, जो कि भूमध्य सागर की लहरों के नीचे 11,300 फीट (3,450 मीटर) स्थित है। 230213a, MUON ने पूरे KM3NET डिटेक्टर को पार किया और डीप सी इंस्ट्रूमेंट के हजारों सक्रिय सेंसर का एक-तिहाई हिस्सा जलाया।
फ्रेंच नेशनल सेंटर फॉर साइंटिफिक रिसर्च के पास्चल कोयल ने मंगलवार (11 फरवरी) को आयोजित एक संवाददाता सम्मेलन में कहा, “यह न्यूट्रिनो कॉस्मिक मूल की बहुत संभावना है, और इसकी ऊर्जा ऐसी है कि यह पूरी तरह से ऊर्जा के एक पूरी तरह से अस्पष्टीकृत क्षेत्र में है।” “इतिहास हमें दिखाता है कि जब भी आप एक नई ‘ऊर्जा खिड़की खोलते हैं,’ आप वास्तव में कभी नहीं जानते कि आप क्या खोजने जा रहे हैं। यह पूरी तरह से अस्पष्टीकृत है।
“यह अप्रत्याशित चीजें ढूंढ रहा है जो हम में से कई को चलाते हैं,” कोयल ने कहा।
उच्च ऊर्जा ब्रह्मांडीय भूतों को पकड़ना
न्यूट्रिनो को अक्सर “भूत कणों” का नाम दिया जाता है क्योंकि उनके पास एक चार्ज की कमी होती है और इसमें एक बहुत ही गैर-मौजूद द्रव्यमान होता है। वास्तव में, लगभग 100 ट्रिलियन न्यूट्रिनो आपके शरीर से हर सेकंड से गुजर सकते हैं, बिना आप एक चीज़ को देखे।
इस प्रकार, हालांकि न्यूट्रिनो प्रकाश के कणों के बाद ब्रह्मांड में दूसरे सबसे प्रचुर मात्रा में कण का प्रतिनिधित्व करते हैं, फोटॉनों, उन्हें पता लगाने में मुश्किल होती है और डिटेक्टरों को गहरे भूमिगत जाने के लिए, या, इस मामले में, समुद्र के नीचे गहराई से जाने की आवश्यकता होती है।
प्रेस कॉन्फ्रेंस के दौरान IStituto Nazionale Di Fisica Nucleare के KM3NET टीम के सदस्य रोजा कोनिग्लियोन, “न्यूट्रिनो प्राथमिक कणों में से एक हैं।” “उनके पास कोई इलेक्ट्रिक चार्ज नहीं है, लगभग कोई द्रव्यमान नहीं है, और केवल मामले के साथ कमजोर रूप से बातचीत करते हैं। वे विशेष ब्रह्मांडीय दूत हैं, जो हमें सबसे ऊर्जावान घटनाओं में शामिल तंत्रों पर अद्वितीय जानकारी लाते हैं और हमें ब्रह्मांड की सबसे दूर पहुंच का पता लगाने की अनुमति देते हैं।”
भले ही KM3NET ने एक इलेक्ट्रॉन की तरह म्यूओन से प्रकाश के एक फ्लैश का पता लगाया-न कि एक न्यूट्रिनो-यह इस प्राथमिक कण के गुण थे जो संकेत देते थे कि यह तब बनाया गया था जब एक असामान्य रूप से उच्च-ऊर्जा न्यूट्रिनो ने एक और कण मारा।
“कई म्यूओन डिटेक्टर के माध्यम से ऊपर से आ रहे हैं, पृथ्वी के वायुमंडल में निर्मित, और वे दिलचस्प नहीं हैं। हमने 2023 में उनमें से लगभग 110 मिलियन का पता लगाया,” पता लगाने के समय प्रयोग के भौतिकी समन्वयक, आर्ट हाइजबॉयर ऑफ ऑर्ट हिजबॉयर ऑफ ऑर्ट हाइजबॉयर ऑफ़ ऑर्ट हाइजबॉयर ऑफ ऑर्ट हाइजबॉयर नीदरलैंड में निखेफ नेशनल इंस्टीट्यूट फॉर सबटोमिक फिजिक्स, प्रेस कॉन्फ्रेंस में कहा। “यह पता चला है कि यह कण था [oriented] क्षैतिज रूप से। एक क्षैतिज म्यूऑन का उत्पादन करने के लिए, एक न्यूट्रिनो रहा होगा क्योंकि ये एकमात्र कण हैं जो आवश्यक मात्रा में सामग्री को पार कर सकते हैं, 87 मील [140 kilometers] डिटेक्टर में इस क्षैतिज कण का उत्पादन करने के लिए चट्टान और पानी। “
टीम डिटेक्टर द्वारा पंजीकृत प्रकाश की मात्रा से न्यूट्रिनो की ऊर्जा का निर्धारण करने में सक्षम थी। उन्होंने पाया कि ऊर्जा 220 मिलियन बिलियन इलेक्ट्रॉन वोल्ट थी, जिसे हाइजबॉयर ने बताया कि पृथ्वी के सबसे बड़े कण त्वरक, बड़े हैड्रॉन कोलाइडर (एलएचसी) की ऊर्जा 30,000 गुना है, जो प्राप्त करने में सक्षम है।
संदर्भ के लिए, कोयल ने बताया कि ऐसी ऊर्जाओं में एक कण को तेज करने के लिए, एलएचसी को अपनी वर्तमान लंबाई से 17 मील (27 किलोमीटर) से लगभग 25,000 मील (40,000 किलोमीटर) तक विस्तारित किया जाना चाहिए। यह पृथ्वी की परिधि है।
“यह इस तरह की ऊर्जा तक पहुंचने के लिए दुनिया भर में एक वैश्विक एलएचसी त्वरक होने की आवश्यकता होगी,” कोयल ने कहा।
तो, किस तरह के प्राकृतिक ब्रह्मांडीय कण त्वरक ने ऐसी ऊर्जा के साथ एक न्यूट्रिनो लॉन्च किया हो सकता है? हालांकि शोधकर्ताओं के पास अभी तक एक निर्णायक जवाब नहीं है, उन्हें संदेह है कि समाधान एजीएन के दिलों में निहित है।
ब्रह्मांडीय कण त्वरक के रूप में सुपरमैसिव ब्लैक होल
उच्च-ऊर्जा ब्रह्मांड विभिन्न प्रकार के हिंसक और शक्तिशाली घटनाओं से भर गया है, जो विशाल सितारों की विस्फोटक सुपरनोवा मौतों से लेकर गामा-रे फटने तक है, जो उच्च-ऊर्जा प्रकाश के संक्षिप्त विस्फोट हैं। हालांकि वे अक्सर एक सेकंड के अंशों के लिए रहते हैं, गामा-रे फटने से अधिक ऊर्जा पंप कर सकती है, क्योंकि सूर्य अपने पूरे जीवनकाल में विकीर्ण होगा।
ये सभी घटनाएँ कण त्वरक के रूप में कार्य कर सकती हैं, लेकिन इस मामले में प्रमुख संदिग्ध लोग लाखों या अरबों के साथ जनता के साथ सुपरमैसिव ब्लैक होल हैं। जब ये सुपरमैसिव ब्लैक होल एजीएन में बड़ी मात्रा में पदार्थ से घिरे होते हैं, तो उन्हें “क्वासर्स” के रूप में जाना जाता है, जो कि मामले के विशाल जेट को पावर करते हैं जो सैकड़ों प्रकाश-वर्ष के लिए फैल सकते हैं। जब ये जेट्स हम पर सही इंगित करते हैं, तो क्वासर को “ब्लेज़र” के रूप में संदर्भित किया जाता है।
ब्लेज़र फ्लेयर इवेंट्स में उत्सर्जित जेट्स उच्च-ऊर्जा कणों से बने होते हैं, जिन्हें कॉस्मिक किरणों के रूप में जाना जाता है जो आकाशगंगाओं की सीमाओं से परे अच्छी तरह से विस्तारित हो सकते हैं जो उन्हें बनाए गए ब्लैक होल को आवास करते हैं। इन जेट्स में कम ऊर्जा वाली रेडियो तरंगों से लेकर अत्यधिक उच्च-ऊर्जा गामा किरणों तक विद्युत चुम्बकीय विकिरण भी शामिल हैं। जब इस तरह के कण अन्य लोगों की उत्पत्ति में आकाशगंगा में प्रहार करते हैं, तो वे उच्च-ऊर्जा न्यूट्रिनो की बारिश को ब्रह्मांड के माध्यम से बारिश करते हैं।
कोनिग्लियोन ने प्रेस कॉन्फ्रेंस के दौरान समझाया कि, कण की दिशा को मापने से, शोधकर्ता इसे मिल्की वे की सीमा तक वापस ट्रेस करने में सक्षम थे।
हमारी आकाशगंगा में उच्च-ऊर्जा भूत कण को समझाने के लिए कोई स्रोत नहीं होने के कारण, टीम ने 12 दिलचस्प स्रोत पाए: सभी ब्लेज़र्स मिल्की वे की सीमाओं से परे। उन 12 में से एक इस नए खोजे गए कण का मूल बिंदु हो सकता है।
हालांकि एक और संदिग्ध है।
शोधकर्ताओं को लगता है कि यह उच्च-ऊर्जा न्यूट्रिनो तब उत्पन्न हो सकता था जब एक अल्ट्रा-हाई एनर्जी कॉस्मिक किरण, सबसे अधिक संभावना एक प्रोटॉन, कॉस्मिक माइक्रोवेव पृष्ठभूमि (सीएमबी) में एक फोटॉन मारा। यह ब्रह्मांडीय जीवाश्म प्रोटॉन के साथ बंधे इलेक्ट्रॉनों के बाद स्वतंत्र रूप से यात्रा करने में सक्षम पहली रोशनी का प्रतिनिधित्व करता है, जिससे फोटॉन को अंतहीन रूप से बिखरे बिना स्वतंत्र रूप से यात्रा करने की अनुमति मिलती है।
एक ब्रह्मांडीय किरण और सीएमबी के बीच एक बातचीत ने उच्च-ऊर्जा न्यूट्रिनो की बौछार पैदा की होगी। यदि ऐसा होता है, तो यह एक तथाकथित “कॉस्मोजेनिक न्यूट्रिनो” का पहला पता लगाना होगा। वैज्ञानिकों को यकीन है कि इस तरह के न्यूट्रिनो का अस्तित्व होना चाहिए, भले ही वे निराशाजनक रूप से मायावी बने रहे हों।
एक कॉस्मोजेनिक न्यूट्रिनो का संभावित पता लगाना रोमांचक है क्योंकि ये उच्च-ऊर्जा कण खगोल विज्ञान का एक नया रूप खोल सकते हैं। यह “पारंपरिक खगोल विज्ञान” के एकीकरण को बढ़ाता है जो विद्युत चुम्बकीय विकिरण और गुरुत्वाकर्षण तरंग खगोल विज्ञान में टैप करता है जो स्पेसटाइम के कपड़े में छोटे लहरों पर ध्यान केंद्रित करता है। ब्रह्मांड की जांच के इन अभिनव तरीकों की तीसरी शाखा को मल्टी-मेसेंजर खगोल विज्ञान के रूप में संदर्भित किया जाता है, और इसके न्यूट्रिनो-आधारित संस्करण इसे नए उच्च-ऊर्जा डोमेन में विस्तारित करेंगे।
फिलहाल, एक एकल पता लगाने के साथ, टीम यह अंतर नहीं कर सकती है कि क्या यह उच्च-ऊर्जा न्यूट्रिनो एक ब्लेज़र की तरह एक ब्रह्मांडीय कण त्वरक से आया था या यदि यह एक ब्रह्मांडीय किरण/सीएमबी टकराव में उत्पन्न हुआ था।
हालांकि, तथ्य यह है कि KM3NET ने यह पहली बार-तरह के ऐतिहासिक पहचान के दौरान बनाया था अभी भी निर्माणाधीन है कुछ आत्मविश्वास की पेशकश करनी चाहिए कि यह लौकिक रहस्य जल्द ही हल हो सकता है।
“अगले वर्ष में, KM3NET बेहतर कोणीय रिज़ॉल्यूशन के साथ अधिक से अधिक डेटा वितरित करेगा,” Coniglione ने कहा। “निकट भविष्य में, हमारे पास इस घटना का एक अधिक परिष्कृत इंगित होगा और शायद इस घटना की उत्पत्ति पर एक अधिक दृढ़ निष्कर्ष होगा।”
टीम का शोध बुधवार (12 फरवरी) को जर्नल नेचर में प्रकाशित किया गया था।
