The Enigmatic Neutrino: KATRIN Experiment and a Physics Puzzle
UPSC Subject
Prelims: Science and Technology (Particle Physics, Fundamental Particles), Current events of national and international importance.
Key Highlights of the News
KATRIN Experiment's Feat (കാട്രിൻ പരീക്ഷണത്തിന്റെ നേട്ടം): ജർമ്മനിയിലെ കാൾസ്റൂഹെ ട്രിറ്റിയം ന്യൂട്രിനോ എക്സ്പിരിമെന്റ് (Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment - KATRIN) എന്ന പരീക്ഷണം, ന്യൂട്രിനോയുടെ പിണ്ഡത്തിന് (mass of the neutrino) ഒരു പുതിയ ഉയർന്ന പരിധി നിശ്ചയിച്ചു.
New Upper Limit (പുതിയ ഉയർന്ന പരിധി): മൂന്ന് തരം ന്യൂട്രിനോകളുടെ പിണ്ഡത്തിന്റെ ആകെത്തുക ഒരു ഇലക്ട്രോണിന്റെ പിണ്ഡത്തിന്റെ 8.8 x 10⁻⁷ മടങ്ങിൽ കൂടാൻ പാടില്ലെന്ന് ഈ പരീക്ഷണം കണ്ടെത്തി.
The Puzzle of Neutrino Mass (ന്യൂട്രിനോ പിണ്ഡത്തിന്റെ പ്രഹേളിക): ന്യൂട്രിനോകൾക്ക് പിണ്ഡമുണ്ടെന്ന് മറ്റ് പരീക്ഷണങ്ങൾ (ന്യൂട്രിനോ ഓസിലേഷൻ) തെളിയിച്ചിട്ടുണ്ടെങ്കിലും, അതിന്റെ കൃത്യമായ അളവ് നിർണ്ണയിക്കാൻ ഇതുവരെ കഴിഞ്ഞിട്ടില്ല. KATRIN പോലുള്ള പരീക്ഷണങ്ങൾ ഇതിനാണ് ശ്രമിക്കുന്നത്.
Conflict with Standard Model (സ്റ്റാൻഡേർഡ് മോഡലുമായുള്ള വൈരുദ്ധ്യം): കണികാ ഭൗതികത്തിലെ (particle physics) നിലവിലെ ഏറ്റവും മികച്ച ചട്ടക്കൂടായ സ്റ്റാൻഡേർഡ് മോഡൽ (Standard Model) പ്രകാരം ന്യൂട്രിനോകൾക്ക് പിണ്ഡമില്ല. എന്നാൽ, ന്യൂട്രിനോകൾക്ക് പിണ്ഡമുണ്ടെന്ന പരീക്ഷണ കണ്ടെത്തലുകൾ സ്റ്റാൻഡേർഡ് മോഡലിനപ്പുറം പുതിയ ഭൗതികശാസ്ത്ര സാധ്യതകളിലേക്ക് വിരൽ ചൂണ്ടുന്നു.
Majorana or Dirac Particle? (മജോറാന അതോ ഡിറാക് കണമോ?): ന്യൂട്രിനോകൾ അവയുടെ തന്നെ പ്രതികണങ്ങളാണോ (antiparticles) എന്ന് ശാസ്ത്രജ്ഞർ അന്വേഷിക്കുന്നു. ഇത് സ്ഥിരീകരിക്കപ്പെട്ടാൽ, ന്യൂട്രിനോ ഒരു 'മജോറാന' (Majorana) കണമാണെന്ന് തെളിയും.
Related Information
Neutrinos (ന്യൂട്രിനോകൾ):
പ്രപഞ്ചത്തിലെ ഏറ്റവും അടിസ്ഥാനപരമായ കണങ്ങളിൽ ഒന്നാണിത്. ഇവയ്ക്ക് വൈദ്യുത ചാർജ് (electric charge) ഇല്ല, പിണ്ഡം വളരെ കുറവാണ്.
സൂര്യൻ, മറ്റ് നക്ഷത്രങ്ങൾ, സൂപ്പർനോവകൾ, ആണവ റിയാക്ടറുകൾ എന്നിവിടങ്ങളിൽ നടക്കുന്ന ആണവ പ്രവർത്തനങ്ങളുടെ (nuclear reactions) ഫലമായി ന്യൂട്രിനോകൾ ഉണ്ടാകുന്നു.
ഇവയ്ക്ക് മറ്റ് പദാർത്ഥങ്ങളുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിക്കാനുള്ള സാധ്യത വളരെ കുറവായതിനാൽ, ഇവയെ കണ്ടെത്താൻ വളരെ പ്രയാസമാണ്. അതിനാൽ ഇവയെ 'പ്രേത കണങ്ങൾ' (ghost particles) എന്നും വിളിക്കാറുണ്ട്.
മൂന്ന് തരം ന്യൂട്രിനോകളുണ്ട്: ഇലക്ട്രോൺ ന്യൂട്രിനോ, മ്യൂഓൺ ന്യൂട്രിനോ, ടൗ ന്യൂട്രിനോ.
Standard Model of Particle Physics (കണികാ ഭൗതികത്തിലെ സ്റ്റാൻഡേർഡ് മോഡൽ):
പ്രപഞ്ചത്തിലെ അടിസ്ഥാന കണങ്ങളെയും അവയ്ക്കിടയിലുള്ള മൂന്ന് അടിസ്ഥാന ബലങ്ങളെയും (ശക്തമായ ന്യൂക്ലിയർ ബലം, ദുർബലമായ ന്യൂക്ലിയർ ബലം, വൈദ്യുതകാന്തിക ബലം) വിശദീകരിക്കുന്ന ഒരു സിദ്ധാന്തമാണിത്.
എന്നാൽ, ഗുരുത്വാകർഷണം, ശ്യാമദ്രവ്യം (dark matter), ന്യൂട്രിനോയുടെ പിണ്ഡം തുടങ്ങിയ കാര്യങ്ങൾ വിശദീകരിക്കാൻ സ്റ്റാൻഡേർഡ് മോഡലിന് കഴിയില്ല. ന്യൂട്രിനോകൾക്ക് പിണ്ഡമുണ്ടെന്ന കണ്ടെത്തൽ, ഈ മോഡലിനപ്പുറമുള്ള പുതിയ ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിന്റെ (new physics) ഒരു പ്രധാന സൂചനയാണ്.
Neutrino Oscillation (ന്യൂട്രിനോ ഓസിലേഷൻ):
ഒരു തരം ന്യൂട്രിനോ (ഉദാ: ഇലക്ട്രോൺ ന്യൂട്രിനോ) സഞ്ചാരപഥത്തിൽ വെച്ച് മറ്റൊരു തരം ന്യൂട്രിനോയായി (ഉദാ: മ്യൂഓൺ ന്യൂട്രിനോ) സ്വയം മാറുന്ന പ്രതിഭാസമാണിത്.
ഈ പ്രതിഭാസം സാധ്യമാകണമെങ്കിൽ ന്യൂട്രിനോകൾക്ക് പിണ്ഡം ഉണ്ടായിരിക്കണം. ഈ കണ്ടെത്തലിനാണ് 2015-ൽ ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിനുള്ള നൊബേൽ സമ്മാനം ലഭിച്ചത്.
KATRIN Experiment's Method (കാട്രിൻ പരീക്ഷണത്തിന്റെ രീതി):
ഹൈഡ്രജന്റെ ഒരു ഐസോടോപ്പായ ട്രിറ്റിയം (tritium) ക്ഷയിക്കുമ്പോൾ പുറത്തുവരുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ഊർജ്ജം വളരെ കൃത്യമായി അളന്നാണ് ഈ പരീക്ഷണം ന്യൂട്രിനോയുടെ പിണ്ഡം കണക്കാക്കാൻ ശ്രമിക്കുന്നത്. ഇലക്ട്രോണിന്റെ ഊർജ്ജത്തിലെ നേരിയ വ്യത്യാസങ്ങളിൽ നിന്ന് ന്യൂട്രിനോയുടെ പിണ്ഡത്തെക്കുറിച്ചുള്ള വിവരങ്ങൾ ലഭിക്കും.
COMMENTS