उच्च-ऊर्जा न्यूट्रिनो की उत्पत्ति का पता पहली बार लगाया गया है, जिससे खगोल विज्ञान का एक महत्वपूर्ण रहस्य सुलझ गया है।
ऊर्जा या पदार्थ को बेहतर ढंग से समझने और सीखने के लिए , रहस्यमय उप-परमाणु कणों का अध्ययन अत्यंत महत्वपूर्ण है। भौतिक विज्ञानी उप-परमाणु कणों - न्यूट्रिनो - का अध्ययन करके उन विभिन्न घटनाओं और प्रक्रियाओं को समझने का प्रयास करते हैं जिनसे ये कण उत्पन्न होते हैं। हम तारों, विशेष रूप से सूर्य के बारे में न्यूट्रिनो के अध्ययन से ही जान पाते हैं। ब्रह्मांड के बारे में अभी बहुत कुछ सीखना बाकी है और न्यूट्रिनो की कार्यप्रणाली को समझना भौतिकी और खगोल विज्ञान में रुचि रखने वाले किसी भी वैज्ञानिक के लिए सबसे महत्वपूर्ण कदम है।
न्यूट्रिनो क्या हैं?
न्यूट्रिनो वाष्पशील (और अत्यंत अस्थिर) कण होते हैं जिनका द्रव्यमान लगभग नगण्य होता है, उन पर कोई विद्युत आवेश नहीं होता और वे किसी भी प्रकार के पदार्थ से बिना किसी परिवर्तन के गुजर सकते हैं। न्यूट्रिनो यह क्षमता तारों, ग्रहों और आकाशगंगाओं जैसे अत्यधिक सघन वातावरण और परिस्थितियों में भी जीवित रहकर प्राप्त कर सकते हैं । न्यूट्रिनो की एक महत्वपूर्ण विशेषता यह है कि वे अपने परिवेश के पदार्थ के साथ कभी भी अंतःक्रिया नहीं करते हैं, और इसी कारण इनका विश्लेषण करना अत्यंत चुनौतीपूर्ण होता है। साथ ही, वे तीन "फ्लेवर" - इलेक्ट्रॉन, टाऊ और म्यूऑन में पाए जाते हैं और दोलन करते समय इन फ्लेवरों के बीच बदलते रहते हैं। इसे "मिश्रण" घटना कहा जाता है और न्यूट्रिनो पर प्रयोग करते समय यह अध्ययन का सबसे विचित्र क्षेत्र है। न्यूट्रिनो की सबसे मजबूत विशेषता यह है कि वे अपने सटीक उद्गम के बारे में अद्वितीय जानकारी रखते हैं। इसका मुख्य कारण यह है कि न्यूट्रिनो अत्यधिक ऊर्जावान होने के बावजूद आवेशहीन होते हैं, इसलिए वे किसी भी शक्ति के चुंबकीय क्षेत्र से अप्रभावित रहते हैं। न्यूट्रिनो का उद्गम पूरी तरह से ज्ञात नहीं है। इनमें से अधिकांश सूर्य से आते हैं, लेकिन एक छोटी संख्या, विशेष रूप से उच्च ऊर्जा वाले, अंतरिक्ष के गहरे क्षेत्रों से आते हैं । इसी कारण इन मायावी घुमक्कड़ों की सटीक उत्पत्ति अभी तक अज्ञात है और इन्हें "भूत कण" कहा जाता है।
उच्च-ऊर्जा न्यूट्रिनो की उत्पत्ति का पता लगाया गया
खगोल विज्ञान में किए गए दो अभूतपूर्व अध्ययनों में, जो साइंस पत्रिका में प्रकाशित हुए हैं , शोधकर्ताओं ने पहली बार एक रहस्यमय उप-परमाणु कण न्यूट्रिनो के उद्गम का पता लगाया है। यह कण 3.7 लाख वर्षों की यात्रा करके पृथ्वी पर पहुंचा था और अंटार्कटिका की गहरी बर्फ में पाया गया था । यह कार्य 300 से अधिक वैज्ञानिकों और 49 संस्थानों के सहयोग से संभव हुआ है। उच्च-ऊर्जा न्यूट्रिनो का पता आइसक्यूब न्यूट्रिनो वेधशाला द्वारा दक्षिणी ध्रुव पर स्थापित अब तक के सबसे बड़े आइसक्यूब डिटेक्टर द्वारा बर्फ की परतों में गहराई तक लगाया गया। अपने लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए, बर्फ में डेढ़ मील गहरे 86 छेद किए गए और 5000 से अधिक प्रकाश सेंसरों के एक नेटवर्क में फैलाए गए, इस प्रकार कुल 1 घन किलोमीटर क्षेत्र को कवर किया गया। अमेरिकी राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन द्वारा प्रबंधित आइसक्यूब डिटेक्टर एक विशाल डिटेक्टर है जिसमें 86 केबल होते हैं जिन्हें गहरी बर्फ तक फैले बोरहोल में डाला जाता है। ये डिटेक्टर उस विशेष नीले प्रकाश को रिकॉर्ड करते हैं जो तब उत्सर्जित होता है जब एक न्यूट्रिनो एक परमाणु नाभिक के साथ परस्पर क्रिया करता है। कई उच्च-ऊर्जा वाले न्यूट्रिनो का पता लगाया गया था, लेकिन बर्फ की चादर के नीचे 300 ट्रिलियन इलेक्ट्रॉन वोल्ट ऊर्जा वाले एक न्यूट्रिनो का सफलतापूर्वक पता लगने तक उनका पता नहीं लगाया जा सका था। यह ऊर्जा इस ग्रह पर सबसे शक्तिशाली कण त्वरक, लार्ज हार्डन कोलाइडर से गुजरने वाले प्रोटॉन की ऊर्जा से लगभग 50 गुना अधिक है। इस खोज के बाद, एक वास्तविक समय प्रणाली ने पृथ्वी और अंतरिक्ष में स्थित प्रयोगशालाओं से इस न्यूट्रिनो की उत्पत्ति के बारे में संपूर्ण विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के लिए व्यवस्थित रूप से डेटा एकत्र और संकलित किया।
न्यूट्रिनो का पता सफलतापूर्वक "ब्लेज़र" नामक एक चमकदार आकाशगंगा से लगाया गया। ब्लेज़र एक विशाल अंडाकार सक्रिय आकाशगंगा है जिसके दो जेट न्यूट्रिनो और गामा किरणें उत्सर्जित करते हैं। इसके केंद्र में एक विशिष्ट सुपरमैसिव और तीव्र गति से घूमने वाला ब्लैक होल है और यह आकाशगंगा प्रकाश की गति के लगभग बराबर गति से पृथ्वी की ओर बढ़ रही है। ब्लेज़र के जेट में से एक अत्यंत चमकीला है और यह सीधे पृथ्वी की ओर इंगित करता है, जिससे इस आकाशगंगा को इसका नाम मिला है। ब्लेज़र आकाशगंगा ओरियन तारामंडल के बाईं ओर स्थित है और यह पृथ्वी से लगभग 4 अरब प्रकाश वर्ष दूर है। न्यूट्रिनो और गामा किरणें दोनों को वेधशाला और पृथ्वी तथा अंतरिक्ष में स्थित कुल 20 दूरबीनों द्वारा पता लगाया गया था । इस पहले अध्ययन1 में न्यूट्रिनो का पता चला और एक दूसरे अध्ययन2 में पता चला कि ब्लेज़र आकाशगंगा ने 2014 और 2015 में भी इन न्यूट्रिनो का उत्पादन किया था। ब्लेज़र निश्चित रूप से अत्यंत ऊर्जावान न्यूट्रिनो और इस प्रकार ब्रह्मांडीय किरणों का भी स्रोत है।
खगोल विज्ञान में अभूतपूर्व खोज
इन न्यूट्रिनो की खोज एक बड़ी सफलता है और इससे ब्रह्मांड का अभूतपूर्व अध्ययन और अवलोकन संभव हो सकेगा। वैज्ञानिकों का कहना है कि इस खोज से उन्हें पहली बार रहस्यमयी कॉस्मिक किरणों के उद्गम का पता लगाने में मदद मिल सकती है। ये किरणें परमाणुओं के टुकड़े हैं जो सौर मंडल के बाहर से प्रकाश की गति से पृथ्वी पर आते हैं। इन्हें उपग्रहों, संचार प्रणालियों आदि में समस्या पैदा करने का कारण माना जाता है। न्यूट्रिनो के विपरीत, कॉस्मिक किरणें आवेशित कण हैं, इसलिए चुंबकीय क्षेत्र इनके मार्ग को प्रभावित करते रहते हैं और बदलते रहते हैं, जिससे इनके उद्गम का पता लगाना असंभव हो जाता है। कॉस्मिक किरणें लंबे समय से खगोल विज्ञान में शोध का विषय रही हैं और हालांकि इनकी खोज 1912 में हुई थी, फिर भी ये एक बड़ा रहस्य बनी हुई हैं।
भविष्य में, इस अध्ययन में प्रयुक्त समान अवसंरचना का उपयोग करके एक बड़े पैमाने पर न्यूट्रिनो वेधशाला स्थापित करने से तेजी से परिणाम प्राप्त किए जा सकते हैं और न्यूट्रिनो के नए स्रोतों का पता लगाने के लिए अधिक खोज की जा सकती है। विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम में कई प्रेक्षणों को रिकॉर्ड करके और डेटा को ध्यान में रखते हुए किया गया यह अध्ययन ब्रह्मांड और इसे नियंत्रित करने वाले भौतिकी के तंत्रों की हमारी समझ को आगे बढ़ाने के लिए महत्वपूर्ण है। यह "मल्टीमेसेंजर" खगोल विज्ञान का एक उत्कृष्ट उदाहरण है, जो ब्रह्मांड का अध्ययन करने के लिए कम से कम दो अलग-अलग प्रकार के संकेतों का उपयोग करता है, जिससे इस तरह की खोजों को संभव बनाने में यह अधिक शक्तिशाली और सटीक हो जाता है। इस दृष्टिकोण ने हाल के दिनों में न्यूट्रॉन तारा टकराव और गुरुत्वाकर्षण तरंगों की खोज में मदद की है। इनमें से प्रत्येक संदेशवाहक हमें ब्रह्मांड और वायुमंडल में होने वाली शक्तिशाली घटनाओं के बारे में नया ज्ञान प्रदान करता है। साथ ही, यह लाखों साल पहले घटी चरम घटनाओं के बारे में अधिक समझने में मदद कर सकता है, जिनके कारण ये कण पृथ्वी की यात्रा पर निकले।
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स्रोत (रों)
1. आइसक्यूब कोलाबोरेशन एट अल. 2018. उच्च-ऊर्जा न्यूट्रिनो आइसक्यूब-170922ए के साथ मेल खाने वाले एक फ्लेयरिंग ब्लेज़र के मल्टीमेसेंजर अवलोकन। साइंस । 361(6398)। https://doi.org/10.1126/science.aat1378
2. आइसक्यूब कोलाबोरेशन एट अल. 2018. आइसक्यूब-170922A अलर्ट से पहले ब्लेज़र TXS 0506+056 की दिशा से न्यूट्रिनो उत्सर्जन। साइंस . 361(6398). https://doi.org/10.1126/science.aat2890
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