भूमध्य समुद्राखाली घोस्ट पार्टिकल म्हणून ओळखले जाणारे उच्च-ऊर्जा न्यूट्रिनो शोधण्यासाठी शास्त्रज्ञ समुद्राखाली दोन दुर्बिणी तैनात करत आहेत. दोन दुर्बिणी क्यूबिक किलोमीटर न्यूट्रिनो टेलिस्कोप किंवा KM3NeT चा भाग आहेत. एक दुर्बीण अवकाशातील उच्च ऊर्जा न्यूट्रिनोचा अभ्यास करेल, तर दुसरी वातावरणातील न्यूट्रिनोचे परीक्षण करेल. या दुर्बिणी बऱ्याच ‘IceCube’ न्यूट्रिनो वेधशाळेसारख्या आहेत, ज्या खोल जागेतून उच्च ऊर्जा न्यूट्रिनो शोधू शकतात. न्यूट्रिनो काय आहेत? शास्त्रज्ञांना उच्च-ऊर्जा असलेल्या न्यूट्रिनोचा अभ्यास का करायचा आहे आणि न्यूट्रिनो दुर्बिणी समुद्राखाली का ठेवण्यात आल्या आहेत? त्याविषयी जाणून घेऊ.
हजारपेक्षा जास्त प्रीमियम लेखांचा आस्वाद घ्या ई-पेपर अर्काइव्हचा पूर्ण अॅक्सेस कार्यक्रमांमध्ये निवडक सदस्यांना सहभागी होण्याची संधी ई-पेपर डाउनलोड करण्याची सुविधा
न्यूट्रिनो म्हणजे काय?
१९५९ मध्ये प्रथमच न्यूट्रिनो आढळून आले होते. मात्र, त्यांच्या अस्तित्वाचा अंदाज तीन दशकांपूर्वी १९३१ मध्ये वर्तवण्यात आला होता. न्यूट्रिनो हे लहान कण आहेत, जे इलेक्ट्रॉन्ससारखेच आहेत, परंतु त्यात कोणताही विद्युत भार नसतो. ब्रह्मांड ज्या मूलभूत कणांपासून तयार झाले आहे त्यापैकी न्यूट्रिनो एक आहेत. फोटॉननंतरचे विश्वात त्यांची दुसरी सर्वात मोठी संख्या आहे. अब्जावधी न्यूट्रिनो आपल्या शरीरातदेखील फिरत असतात.
हेही वाचा : आता नायलॉन मांजापासून होणार दुचाकीस्वारांचं रक्षण? काय आहे ‘काइट स्ट्रिंग गार्ड’?
शास्त्रज्ञांना उच्च ऊर्जा न्यूट्रिनोचा अभ्यास का करायचा आहे?
न्यूट्रिनो सर्वत्र आहेत, परंतु त्यापैकी प्रत्येकाचा अभ्यास करणे महत्त्वाचे नाही. शास्त्रज्ञांना अतिवेगवान, उच्च ऊर्जा न्यूट्रिनोचे परीक्षण करण्यात स्वारस्य आहे, जे खूप दूरवरून आले आहेत. असे न्यूट्रिनो दुर्मीळ आहेत आणि बहुतेक ते सुपरनोव्हा, गॅमा-किरण किंवा आदळणाऱ्या ताऱ्यांसारख्या घटनांमधून उद्भवले आहेत. उच्च ऊर्जा न्यूट्रिनोचा अभ्यास केल्याने खगोल भौतिकशास्त्रज्ञांना त्या अंतराळ यंत्रणा आणि आपल्या आकाशगंगेच्या केंद्रासारख्या प्रदेशांचा शोध घेण्यास मदत होऊ शकते, जे धुळीने झाकलेले आहेत. धूळ वस्तूंमधून दृश्यमान प्रकाश शोषून घेते आणि विखुरते, ज्यामुळे ऑप्टिकल दुर्बिणीद्वारे त्यांचे निरीक्षण करणे कठीण किंवा अशक्य होते. कॉसमॉस मासिकाला २०२२ मध्ये दिलेल्या मुलाखतीत जर्मनीच्या म्युनिकच्या तांत्रिक विद्यापीठातील खगोल भौतिकशास्त्रज्ञ एलिसा रेस्कोनी म्हणाल्या, “न्यूट्रिनोच्या सहाय्याने आपण अशक्य गोष्टींचा अभ्यास करू शकतो.” एवढेच नाही तर उच्च ऊर्जा न्यूट्रिनो कॉस्मिक किरणांच्या निर्मितीबद्दलदेखील संकेत देऊ शकतात आणि अर्थातच, आज आपण कल्पनाही करू शकत नाही अशा गोष्टीचा शोध लागू शकतो.”
शास्त्रज्ञ पाण्याखाली न्यूट्रिनो दुर्बिणी का तैनात करत आहेत?
उच्च ऊर्जा न्यूट्रिनो दुर्मीळ असल्याने त्यांचा शोध घेणे अत्यंत कठीण आहे. त्यातील एक कारण म्हणजे न्यूट्रिनो कोणत्याही गोष्टीशी क्वचितच संवाद साधतात. आपल्या आजूबाजूला कोट्यवधी न्यूट्रिनो असूनही, त्यापैकी सरासरी फक्त एका व्यक्तीच्या शरीराशी आयुष्यभर संवाद साधू शकते. अगदी २०११ पासून कार्यरत असणारी आणि उच्च ऊर्जा न्यूट्रिनोचा शोध घेणारी पहिली दुर्बीण IceCube केवळ यापैकी काही मूठभर संदेशवाहक शोधण्यात सक्षम आहे. उच्च ऊर्जा न्यूट्रिनो शोधण्यासाठी अत्यंत गडद असलेल्या ठिकाणी मोठ्या प्रमाणात ऑप्टिकली पारदर्शक सामग्रीची आवश्यकता असते. कॉसमॉस मासिकाच्या अहवालानुसार, “त्या भागात गडद अंधार असणे आवश्यक आहे, कारण डिटेक्टर चेरेन्कोव्ह रेडिएशनचे फ्लॅश शोधतात: न्यूट्रिनो जेव्हा पाणी किंवा बर्फाच्या रेणूशी संवाद साधतात तेव्हा प्रकाश निर्माण करतात,” असे कॉसमॉस मासिकाच्या अहवालात नमूद करण्यात आले आहे. या प्रकाशामुळे शास्त्रज्ञांना त्या न्यूट्रिनोचा मार्ग शोधण्यात मदत होते, त्यांना त्याचा स्रोत, त्यात असलेली ऊर्जा आणि त्याची उत्पत्ती याबद्दल तपशील मिळतो.
हेही वाचा : दरवर्षी ६८ कोटींना बाधा, दोन लाखांहून अधिक मृत्यू; काय आहे नोरोव्हायरस? याची लक्षणे अन् उपाय काय?
गोठलेले बर्फ आणि खोल समुद्रातील पाणी दोन्ही उच्च ऊर्जा न्यूट्रिनो शोधण्यासाठी अनुकूल परिस्थिती प्रदान करतात. परंतु, तज्ज्ञांनी असे सुचवले आहे की, पाण्याखालील न्यूट्रिनो दुर्बिणी IceCube पेक्षा अधिक कार्यक्षम असू शकतात. याचे कारण म्हणजे पाण्यात कमी प्रकाश असतो, त्यामुळे सापडलेले न्यूट्रिनो कोठून आले याबद्दल अधिक अचूक कल्पना मिळू शकते. याचा एक तोटा असा आहे की, पाणी जास्त प्रकाश शोषून घेते आणि परिणामी, तपासण्यासाठी कमी प्रकाश असतो. न्यूट्रिनोचे वजन काहीच नसते, म्हणजेच त्याचे शून्य वजन असते. ताऱ्यांसह, ग्रह आणि सुपरनोव्हाचे स्फोटही त्यांच्या जन्मास कारणीभूत असतात. न्यूट्रिनो जेव्हा एकमेकांच्या संपर्कात येतात तेव्हा प्रकाश निर्माण होतो.
न्यूट्रिनो म्हणजे काय?
१९५९ मध्ये प्रथमच न्यूट्रिनो आढळून आले होते. मात्र, त्यांच्या अस्तित्वाचा अंदाज तीन दशकांपूर्वी १९३१ मध्ये वर्तवण्यात आला होता. न्यूट्रिनो हे लहान कण आहेत, जे इलेक्ट्रॉन्ससारखेच आहेत, परंतु त्यात कोणताही विद्युत भार नसतो. ब्रह्मांड ज्या मूलभूत कणांपासून तयार झाले आहे त्यापैकी न्यूट्रिनो एक आहेत. फोटॉननंतरचे विश्वात त्यांची दुसरी सर्वात मोठी संख्या आहे. अब्जावधी न्यूट्रिनो आपल्या शरीरातदेखील फिरत असतात.
हेही वाचा : आता नायलॉन मांजापासून होणार दुचाकीस्वारांचं रक्षण? काय आहे ‘काइट स्ट्रिंग गार्ड’?
शास्त्रज्ञांना उच्च ऊर्जा न्यूट्रिनोचा अभ्यास का करायचा आहे?
न्यूट्रिनो सर्वत्र आहेत, परंतु त्यापैकी प्रत्येकाचा अभ्यास करणे महत्त्वाचे नाही. शास्त्रज्ञांना अतिवेगवान, उच्च ऊर्जा न्यूट्रिनोचे परीक्षण करण्यात स्वारस्य आहे, जे खूप दूरवरून आले आहेत. असे न्यूट्रिनो दुर्मीळ आहेत आणि बहुतेक ते सुपरनोव्हा, गॅमा-किरण किंवा आदळणाऱ्या ताऱ्यांसारख्या घटनांमधून उद्भवले आहेत. उच्च ऊर्जा न्यूट्रिनोचा अभ्यास केल्याने खगोल भौतिकशास्त्रज्ञांना त्या अंतराळ यंत्रणा आणि आपल्या आकाशगंगेच्या केंद्रासारख्या प्रदेशांचा शोध घेण्यास मदत होऊ शकते, जे धुळीने झाकलेले आहेत. धूळ वस्तूंमधून दृश्यमान प्रकाश शोषून घेते आणि विखुरते, ज्यामुळे ऑप्टिकल दुर्बिणीद्वारे त्यांचे निरीक्षण करणे कठीण किंवा अशक्य होते. कॉसमॉस मासिकाला २०२२ मध्ये दिलेल्या मुलाखतीत जर्मनीच्या म्युनिकच्या तांत्रिक विद्यापीठातील खगोल भौतिकशास्त्रज्ञ एलिसा रेस्कोनी म्हणाल्या, “न्यूट्रिनोच्या सहाय्याने आपण अशक्य गोष्टींचा अभ्यास करू शकतो.” एवढेच नाही तर उच्च ऊर्जा न्यूट्रिनो कॉस्मिक किरणांच्या निर्मितीबद्दलदेखील संकेत देऊ शकतात आणि अर्थातच, आज आपण कल्पनाही करू शकत नाही अशा गोष्टीचा शोध लागू शकतो.”
शास्त्रज्ञ पाण्याखाली न्यूट्रिनो दुर्बिणी का तैनात करत आहेत?
उच्च ऊर्जा न्यूट्रिनो दुर्मीळ असल्याने त्यांचा शोध घेणे अत्यंत कठीण आहे. त्यातील एक कारण म्हणजे न्यूट्रिनो कोणत्याही गोष्टीशी क्वचितच संवाद साधतात. आपल्या आजूबाजूला कोट्यवधी न्यूट्रिनो असूनही, त्यापैकी सरासरी फक्त एका व्यक्तीच्या शरीराशी आयुष्यभर संवाद साधू शकते. अगदी २०११ पासून कार्यरत असणारी आणि उच्च ऊर्जा न्यूट्रिनोचा शोध घेणारी पहिली दुर्बीण IceCube केवळ यापैकी काही मूठभर संदेशवाहक शोधण्यात सक्षम आहे. उच्च ऊर्जा न्यूट्रिनो शोधण्यासाठी अत्यंत गडद असलेल्या ठिकाणी मोठ्या प्रमाणात ऑप्टिकली पारदर्शक सामग्रीची आवश्यकता असते. कॉसमॉस मासिकाच्या अहवालानुसार, “त्या भागात गडद अंधार असणे आवश्यक आहे, कारण डिटेक्टर चेरेन्कोव्ह रेडिएशनचे फ्लॅश शोधतात: न्यूट्रिनो जेव्हा पाणी किंवा बर्फाच्या रेणूशी संवाद साधतात तेव्हा प्रकाश निर्माण करतात,” असे कॉसमॉस मासिकाच्या अहवालात नमूद करण्यात आले आहे. या प्रकाशामुळे शास्त्रज्ञांना त्या न्यूट्रिनोचा मार्ग शोधण्यात मदत होते, त्यांना त्याचा स्रोत, त्यात असलेली ऊर्जा आणि त्याची उत्पत्ती याबद्दल तपशील मिळतो.
हेही वाचा : दरवर्षी ६८ कोटींना बाधा, दोन लाखांहून अधिक मृत्यू; काय आहे नोरोव्हायरस? याची लक्षणे अन् उपाय काय?
गोठलेले बर्फ आणि खोल समुद्रातील पाणी दोन्ही उच्च ऊर्जा न्यूट्रिनो शोधण्यासाठी अनुकूल परिस्थिती प्रदान करतात. परंतु, तज्ज्ञांनी असे सुचवले आहे की, पाण्याखालील न्यूट्रिनो दुर्बिणी IceCube पेक्षा अधिक कार्यक्षम असू शकतात. याचे कारण म्हणजे पाण्यात कमी प्रकाश असतो, त्यामुळे सापडलेले न्यूट्रिनो कोठून आले याबद्दल अधिक अचूक कल्पना मिळू शकते. याचा एक तोटा असा आहे की, पाणी जास्त प्रकाश शोषून घेते आणि परिणामी, तपासण्यासाठी कमी प्रकाश असतो. न्यूट्रिनोचे वजन काहीच नसते, म्हणजेच त्याचे शून्य वजन असते. ताऱ्यांसह, ग्रह आणि सुपरनोव्हाचे स्फोटही त्यांच्या जन्मास कारणीभूत असतात. न्यूट्रिनो जेव्हा एकमेकांच्या संपर्कात येतात तेव्हा प्रकाश निर्माण होतो.
