मार्च 29, 2024

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150 मील दूर प्राचीन जल में परमाणु ऊर्जा संयंत्र की भूतिया चमक का पता चला: ScienceAlert

150 मील दूर प्राचीन जल में परमाणु ऊर्जा संयंत्र की भूतिया चमक का पता चला: ScienceAlert

ओंटारियो, कनाडा में चट्टान के किलोमीटर के नीचे दफन, शुद्ध पानी का एक जलाशय झिलमिलाता है क्योंकि इसके कण बमुश्किल टकराते हैं।

यह पहली बार है जब पानी का उपयोग एंटीन्यूट्रिनो नामक कण का पता लगाने के लिए किया गया है, जो 240 किलोमीटर (150 मील) से अधिक दूर एक परमाणु रिएक्टर से उत्पन्न हुआ है। यह सफलता न्यूट्रिनो प्रयोगों और अवलोकन तकनीक का वादा करती है जो सस्ती, प्राप्त करने में आसान और सुरक्षित सामग्री का उपयोग करती है।

ब्रह्मांड में सबसे प्रचुर कणों में से कुछ के रूप में, न्यूट्रिनो ब्रह्मांड में गहरी अंतर्दृष्टि प्रकट करने की बहुत अधिक क्षमता वाली विदेशी छोटी चीजें हैं। दुर्भाग्य से, वे लगभग द्रव्यमान रहित हैं, कोई शुल्क नहीं लेते हैं, और शायद ही अन्य कणों के साथ बिल्कुल भी बातचीत करते हैं। वे ज्यादातर अंतरिक्ष और चट्टान के माध्यम से समान रूप से प्रवाहित होते हैं, जैसे कि सभी पदार्थ महत्वहीन थे। एक कारण है कि उन्हें भूत कण कहा जाता है।

एंटीन्यूट्रिनोस न्यूट्रिनो के एंटीपार्टिकल समकक्ष हैं। आम तौर पर, एक एंटीपार्टिकल में कण के बराबर का विपरीत चार्ज होता है; उदाहरण के लिए, ऋणावेशित इलेक्ट्रॉन का प्रतिकण, धन आवेशित पॉज़िट्रॉन होता है। क्योंकि न्यूट्रिनो में कोई चार्ज नहीं होता है, केवल वैज्ञानिक ही दोनों के बीच अंतर कर सकते हैं तथ्य के आधार पर एक इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो एक पॉज़िट्रॉन के साथ दिखाई देगा, जबकि एक इलेक्ट्रॉन एंटीन्यूट्रिनो एक इलेक्ट्रॉन के साथ दिखाई देगा।

इलेक्ट्रॉन एंटीन्यूट्रिनो उत्सर्जित बीटा परमाणु क्षय के दौरान, एक प्रकार का रेडियोधर्मी क्षय जिसमें एक न्यूट्रॉन एक प्रोटॉन, एक इलेक्ट्रॉन और एक एंटीन्यूट्रिनो में क्षय होता है। इन इलेक्ट्रॉनों में से एक एंटीन्यूट्रिनो एक पॉज़िट्रॉन और न्यूट्रॉन उत्पन्न करने के लिए एक प्रोटॉन के साथ बातचीत कर सकता है, एक प्रतिक्रिया जिसे व्युत्क्रम बीटा क्षय के रूप में जाना जाता है।

इस विशेष प्रकार के क्षय का पता लगाने के लिए फोटोमल्टीप्लायर ट्यूबों के साथ तरल से भरे बड़े टैंक का उपयोग किया जाता है। यह की बेहोश चमक को पकड़ने के लिए डिज़ाइन किया गया है चेरेंकोव विकिरण प्रकाश की तुलना में तेजी से आगे बढ़ने वाले आवेशित कणों द्वारा निर्मित, जो ध्वनि अवरोध को तोड़ने के कारण होने वाले सोनिक बूम के समान एक तरल के माध्यम से यात्रा कर सकते हैं। इसलिए वे बहुत कम रोशनी के प्रति बहुत संवेदनशील होते हैं।

परमाणु रिएक्टरों द्वारा भारी मात्रा में एंटीन्यूट्रिनो का उत्पादन किया जाता है, लेकिन वे अपेक्षाकृत कम शक्ति वाले होते हैं, जिससे उनका पता लगाना कठिन हो जाता है।

प्रवेश करती है एसएनओ+. 2 किलोमीटर (1.24 मील) से अधिक चट्टान के नीचे दबा हुआ, यह दुनिया की सबसे गहरी भूमिगत प्रयोगशाला है। यह चट्टानी परिरक्षण ब्रह्मांडीय किरणों के हस्तक्षेप के खिलाफ एक प्रभावी अवरोध प्रदान करता है, जिससे वैज्ञानिकों को असाधारण रूप से अच्छी तरह से हल किए गए सिग्नल प्राप्त करने की अनुमति मिलती है।

आज, लैब का 780 टन का गोलाकार टैंक लीनियर एल्काइलबेंज़ीन से भरा है, जो एक चमकता हुआ, प्रकाश-प्रवर्धक तरल है। 2018 में वापस, जब सुविधा अंशांकन के दौर से गुजर रही थी, यह अत्यधिक शुद्ध पानी से भरी हुई थी।

2018 में उस अंशांकन चरण के दौरान एकत्र किए गए 190 दिनों के डेटा का मिलान करके, SNO+ सहयोग ने व्युत्क्रम बीटा क्षय का प्रमाण पाया। इस प्रक्रिया के दौरान उत्पादित न्यूट्रॉन को पानी में एक हाइड्रोजन नाभिक द्वारा कब्जा कर लिया जाता है, जो बदले में एक बहुत ही विशिष्ट ऊर्जा स्तर 2.2 MeV पर प्रकाश की एक सूक्ष्म प्रस्फुटन पैदा करता है।

चेरेंकोव वॉटर डिटेक्टर आमतौर पर 3 MeV से नीचे के संकेतों का पता लगाने के लिए संघर्ष करते हैं; लेकिन पानी से भरा SNO+ 1.4 MeV तक का पता लगाने में सक्षम था। इसका परिणाम 2.2 MeV पर संकेतों का पता लगाने के लिए लगभग 50 प्रतिशत की दक्षता में होता है, इसलिए टीम ने सोचा कि उलटे बीटा क्षय के संकेतों की तलाश करना उनके भाग्य के लायक है।

एक उम्मीदवार संकेत के विश्लेषण ने निर्धारित किया कि यह 3 सिग्मा के आत्मविश्वास स्तर के साथ एक एंटीन्यूट्रिनो के कारण होने की संभावना थी – 99.7 प्रतिशत की संभावना।

परिणाम इंगित करता है कि परमाणु रिएक्टरों के ऊर्जा उत्पादन की निगरानी के लिए जल डिटेक्टरों का उपयोग किया जा सकता है।

इस बीच, SNO+ का उपयोग न्यूट्रिनो और एंटीन्यूट्रिनो को बेहतर ढंग से समझने में मदद के लिए किया जा रहा है। क्योंकि न्यूट्रिनो सीधे माप करना असंभव हैहम उनके बारे में ज्यादा नहीं जानते। सबसे बड़ा सवाल यह है कि क्या न्यूट्रिनो और एंटीन्यूट्रिनो एक ही कण हैं। एक दुर्लभ, पहले कभी नहीं देखा गया विघटन उस प्रश्न का उत्तर देगा। SNO+ वर्तमान में इस क्षय की खोज कर रहा है।

“आश्चर्यजनक रूप से, रिएक्टरों से और इतनी बड़ी दूरी पर शुद्ध पानी का उपयोग एंटीन्यूट्रिनो को मापने के लिए किया जा सकता है,” भौतिक विज्ञानी लोगान लिपानोव्स्की कहते हैं एसएनओ + सहयोग और कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले।

“हमने 190 दिनों के डेटा से केवल कुछ संकेतों को निकालने के लिए बहुत दर्द उठाया। परिणाम संतोषजनक है।”

में प्रकाशित शोध भौतिक समीक्षा पत्र.