نیوٹرینو ذرات: تعریف، خصوصیات، ایک وضاحت. نیوٹرینو oscillations کو - یہ ...

نیوٹرینو - الیکٹران کی طرح ہے کہ، لیکن یہ کوئی برقی چارج ہے ایک پرائمری ذرہ. اس سے بھی صفر ہو سکتا ہے جس میں ایک بہت ہی چھوٹے سے بڑے پیمانے پر، ہے. نیوٹرینو کی کمیت سے رفتار پر منحصر ہے. آمد اور ذرہ بیم کے وقت میں فرق 0،0006٪ (± 0،0012٪) ہے. 2011 میں، یہ رفتار روشنی نیوٹرینو کی رفتار سے زیادہ ہے کہ OPERA تجربے کے دوران قائم کیا گیا تھا، لیکن اس تجربے کے آزاد تصدیق نہیں کی ہے.

مایاوی ذرہ

اس کائنات میں سب سے زیادہ عام ذرات میں سے ایک ہے. یہ معاملہ کے ساتھ بہت کم انٹرایکٹ بعد سے، یہ پتہ لگانے کے لئے ناقابل یقین حد تک مشکل ہے. الیکٹران اور neutrinos مضبوط نیوکلیائی قوت میں شرکت نہ کریں، لیکن اتنا ہی کمزور میں شرکت. ایسی خصوصیات رکھنے ذرات leptons کہا جاتا ہے. برقیہ (positron اور ضد) کے علاوہ میں، وصول کیا leptons muon کے (200 الیکٹران ماس)، تاؤ (3500 الیکٹران بڑے پیمانے پر)، اور ان کی ضد پر کہا جاتا ہے. وہ کہتے ہیں: الیکٹران، muon کے اور تاؤ نیوٹرینو. ان میں سے ہر ایک antineutrino کہا جاتا ہے، antimaterial جزو ہے.

سے Muộn اور تاؤ، ایک الیکٹران کی طرح، ساتھ ذرات ہے. اس سے Muộn اور تاؤ نیوٹرینو. ایک دوسرے سے مختلف ذرات کی تین اقسام. مثال کے طور پر، muon کے نیوٹرینو ہدف کے ساتھ تعامل کرتے ہیں، وہ ہمیشہ muons اور کبھی تاؤ یا الیکٹرون پیدا. ذرات کے ردعمل میں، الیکٹران اور الیکٹران نیوٹرینو بنائے اور ان کو تباہ کر رہے ہیں، اگرچہ ان کی رقم میں کوئی تبدیلی نہیں رہتا ہے. اس حقیقت کو ایک چارج leptons اور ساتھ نیوٹرینو کے حامل ہیں جن میں سے ہر تین اقسام، میں ایک علیحدگی leptons کی طرف جاتا ہے.

اس ذرہ کی ضرورت ہے ایک بہت بڑی اور انتہائی حساس ڈٹیکٹر پتہ لگانے کے. کم توانائی نیوٹرینو کے ساتھ ایک اصول کے طور پر اس معاملے کے ساتھ بات چیت کرنے کے کئی نوری سال کے لئے سفر کریں گے. چنانچہ ان کے ساتھ تمام زمین تجربات رجسٹرارز مناسب سائز کے ساتھ انٹرایکٹ کہ ایک چھوٹا سا حصہ کی پیمائش پر انحصار کرتے ہیں. مثال کے طور پر، ایک نیوٹرینو آبزرویٹری سڈبری میں، بھاری پانی کے 1،000 ٹن پر مشتمل 1012 فی سیکنڈ شمسی نیوٹرینو بارے ڈیٹیکٹر کے ذریعے گزر جاتا ہے. اور صرف 30 فی دن ملا.

دریافت کی سرگزشت

وولف گانگ Pauli پہلی ذرات کے وجود 1930. میں اس وقت ایک مسئلہ تھا، ایسا لگ رہا تھا کی وجہ سے توانائی اور کونیی رفتار بیٹا تنزل میں ذخیرہ نہیں کر رہے ہیں postulated ہے. لیکن Pauli غیر جانبدار ذرہ تعامل نیوٹرینو نے خارج نہیں کیا جاتا ہے تو، اس کی نشاندہی کی توانائی کے تحفظ کے قانون کا مشاہدہ کیا جائے گا. 1934 میں اطالوی بوتیکشاستری ینریکو فرمی بیٹا تنزل کی تھیوری تیار کی، اور اس کی ذرہ کا نام دیا.

20 سال کے لئے تمام پیشین گوئیوں کے باوجود نیوٹرینوز اس وجہ سے experimentally کی پتہ چلا نہیں کیا جا سکتا ہے کمزور تعامل معاملہ کے ساتھ. ذرات برقی چارج کر رہے ہیں، وہ برقی فورسز پر کام نہیں ہے، اور، اس وجہ سے، وہ مادہ کی آئنسازی کی وجہ سے نہیں ہے. مزید برآں، وہ صرف کمزور تعاملات معمولی قوت کے ذریعے مادہ کے ساتھ رد عمل کا اظہار. لہذا، وہ کسی بھی ردعمل کی وجہ سے بغیر جوہری کی ایک بڑی تعداد کے ذریعے گزر کے قابل سب سے زیادہ تیز subatomic ذرات ہیں. صرف 1 زمین کے قطر کے برابر فاصلے کی طرف سے کپڑے کے ذریعے سفر کر ان ذرات کے 10 ارب، پروٹان یا نیوٹران کے ساتھ رائے.

آخر میں، 1956 ء میں امریکی ماہرین طبیعات کے ایک گروپ، فریڈرک Reines نے کی قیادت میں اطلاع دی الیکٹران antineutrino کی دریافت. تجربات میں یہ نیوٹرون اور positrons قیام ایک پروٹون کے ساتھ ردعمل ظاہر، تابکاری ایٹمی ری ایکٹر antineutrinos. مصنوعات کی طرف سے مؤخر الذکر کی منفرد (اور نادر) توانائی دستخط ذرہ کے وجود کا ثبوت تھا.

muon کے - دوسری قسم نیوٹرینو کے بعد کی شناخت کے لئے نقطہ اغاز الزام عائد leptons muons کھول رہا تھا. ان کی شناخت ایک ذرہ سرعت میں تجربہ کے نتائج کی بنیاد پر 1962 میں شروع کیا گیا تھا. اعلی توانائی muons کشی نیوٹرینو PI-mesons طرف سے قائم کیا اور یہ مادہ کے ساتھ ان کے رد عمل کی جانچ پڑتال کرنے کے لئے ممکن تھا تاکہ ڈیٹیکٹر کرنے کی ہدایت کی. وہ غیر رد عمل، اسی طرح ذرات کی دوسری اقسام ہیں اس حقیقت کے باوجود، یہ شاذ و نادر صورتوں میں وہ پروٹان یا نیوٹران، muons، نیوٹرینو muons کے ساتھ رد عمل کا اظہار کیا جب کہ پایا گیا تھا، لیکن الیکٹرانوں کبھی نہیں. 1998 میں، امریکی ماہرین طبیعات لیون Lederman، میلوئن Schwartz اور Dzhek Shteynberger muon کے-نیوٹرینو کی شناخت کے لئے فزکس میں نوبل انعام سے نوازا گیا.

تاؤ - وسط 1970s میں، نیوٹرینو طبیعیات الزام عائد leptons کی ایک اور قسم حاصل کر لی. تاؤ-Neutrino اور تاؤ-antineutrinos اس تیسری الزام عائد lepton کے ساتھ منسلک کیا گیا تھا. 2000 میں نیشنل سرعت لیبارٹری میں Physicists. ینریکو فرمی ذرات کی اس قسم کے وجود کے پہلے تجرباتی ثبوت کی اطلاع دی.

وزن

نیوٹرینو کی تمام اقسام چارج کیا ان کے شراکت داروں کی اس سے بہت کم ہے جو بڑے پیمانے پر، ہے. مثال کے طور پر تجربات الیکٹران نیوٹرینو کی کمیت الیکٹران بڑے پیمانے پر اور تین قسموں میں عوام کا میزان کا 0.002 فیصد سے بھی کم 0.48 eV کے سے کم ہونا چاہئے ہونا ضروری ہے کہ دکھاتے ہیں. کئی سالوں کے لئے سوچا کہ ذرہ کی بڑے پیمانے پر کوئی مجبور نظریاتی ثبوت ہے، یہ اس طرح ہونا چاہئے کیوں نہیں تھا اگرچہ، صفر ہے. اس کے بعد، 2002 میں، سڈبری نیوٹرینو Neutrino آبزرویٹری الیکٹران نیوٹرینو، سورج کے مرکز میں جوہری رد عمل کی طرف سے خارج ہے کہ جب تک وہ اس کے ذریعے منتقل کے طور پر، اس قسم کو تبدیل پہلی براہ راست ثبوت حاصل کی گئی تھی. اس طرح کی "oscillations کو" نیوٹرینو ذرات میں سے ایک یا اس سے زیادہ ایک چھوٹے سے بڑے پیمانے پر ہے اگر ممکن ہو تو. ان کے مطالعہ زمین کی فضا میں کاسمک شعاعوں کا تعامل بھی بڑے پیمانے پر کی موجودگی کی طرف اشارہ، لیکن مزید تجربات زیادہ درست طریقے سے یہ وضاحت کرنے کی ضرورت ہے.

ذرائع

نیوٹرینو کے قدرتی ذرائع - جو کم توانائی الیکٹران antineutrino کے ایک بڑے بہاؤ پر خارج کیا جاتا ہے زمین کے اندر عناصر کا ایک تابکار کشی. supernovae، کو بھی فائدہ ان ذرات کو ایک گرنے اسٹار میں قائم hyperdense مواد گھسنا کر سکتے ہیں کے بعد سے، رجحان نیوٹرینو ہیں؛ صرف توانائی کا ایک چھوٹا سا حصہ روشنی میں تبدیل کیا جاتا ہے. کے حساب کے بارے میں 2 شمسی توانائی کا٪ دکھاتے - میں قائم توانائی نیوٹرینو ترمونیوکلئر کے رد عمل ولی. اس کائنات کے تاریک مادے کے سب سے زیادہ بگ بینگ کے دوران پیدا نیوٹرینو سے بنا ہوتا ہے کہ امکان ہے.

فزکس کے مسائل

علاقہ جات ھگول طبیعیات نیوٹرینو سے متعلق، اور متنوع اور تیزی سے تیار. موجودہ مسائل تجرباتی اور نظریاتی کوششوں کی ایک بڑی تعداد کو اپنی طرف متوجہ ہے کہ، مندرجہ ذیل:

• مختلف نیوٹرینو عوام کیا ہیں؟
• وہ کس طرح کونیات کو متاثر کرتے ہیں، بگ بینگ؟
• وہ oscillate؟
• وہ معاملہ اور خلا کے ذریعے سفر کے طور پر آپ کر سکتے نیوٹرینو کی ایک قسم دوسرے میں بدل جاتا ہے؟
• نیوٹرینو ان antiparticles سے بنیادی طور پر مختلف ہیں؟
• کس طرح ایک سپر نووا کی تشکیل کے لئے گر ستاروں؟
• کونیات میں نیوٹرینو کا کردار کیا ہے؟

خاص طور پر دلچسپی کے دیرینہ مسائل میں سے ایک نام نہاد شمسی نیوٹرینو مسئلہ ہے. یہ نام حقیقت یہ ہے کہ پچھلے 30 سال کے دوران منعقد کئی پرتویواسی تجربات کے دوران، مسلسل ضرورت سے ذرات چھوٹے مشاہدہ توانائی سورج کی طرف سے radiated پیدا کرنے کے لئے مراد ہے. ایک ممکنہ حل، دولن ہے یعنی E. الیکٹران نیوٹرینو کی تبدیلی زمین کے سفر کے دوران سے Muộn یا تاؤ کرنے کے لئے. اتنی کم توانائی muon کے یا تاؤ نیوٹرینو کتنا زیادہ مشکل کی پیمائش کرنے، تبدیلی کی اس قسم کی وضاحت ہم کیوں زمین پر ذرات کی صحیح رقم نہیں دیکھتے گا.

چوتھا نوبل انعام

طبیعیات 2015 میں نوبل انعام نیوٹرینو ماس کا پتہ لگانے کے لئے Takaaki کاجی اور آرتھر میکڈونالڈ کو دیا گیا تھا. یہ ان ذرات کے تجرباتی پیمائش کے ساتھ منسلک چوتھے جیسے انعام تھا. کسی نے کیوں ہم بمشکل عام معاملہ کے ساتھ بات چیت ہے کہ کسی چیز کے بارے میں بہت زیادہ دیکھ بھال کرنی چاہیے کے سوال میں دلچسپی ہو سکتی ہے.

حقیقت یہ ہے کہ ہم ان الپکالک ذرات کا پتہ لگانے کر سکتے ہیں، انسانی آسانی کے لئے ایک عہد نامہ ہے. کوانٹم میکینکس، احتمالی کے قوانین کے بعد سے، ہم جانتے ہیں، جو کہ تقریبا تمام نیوٹرینو کی زمین سے گزرنا اس حقیقت کے باوجود، ان میں سے کچھ اس کے ساتھ بات چیت کرے گا. ڈیٹیکٹر کی کافی بڑی سائز رجسٹرڈ ہے کے قابل ہے.

پہلی ایسی ڈیوائس گہری جنوبی ڈکوٹا میں ایک کان میں، ساٹھ کی دہائی میں تعمیر کیا گیا تھا. شافٹ 400 ہزار. L صفائی سیال میں بھر گیا. اوسط سے ایک ذرہ نیوٹرینو پر روزانہ، کلورین کے ایک ایٹم کے ساتھ انٹرایکٹ ارگون میں تبدیل. ناقابل یقین حد تک، جو ڈیٹیکٹر کا ذمہ دار تھا کہ ریمنڈ ڈیوس، ایک سے زیادہ آرگان جوہری کے پتہ لگانے کے لئے ایک طریقہ ایجاد، اور چار عشروں کے بعد، 2002 میں، یہ حیرت انگیز انجینئرنگ کارنامے کے لئے انہوں نے نوبل انعام سے نوازا گیا.

نیا فلکیات

نیوٹرینو اتنی کمزور تعامل کیونکہ، وہ عظیم فاصلے سفر کر سکتے ہیں. انہوں نے ہمیں جگہیں دوسری صورت میں ہم نے دیکھا ہے کبھی نہیں کرے گا کہ میں ایک جھلک دے. نیوٹرینوز ڈیوس، سورج کے دل میں جگہ لے لی ہے کہ جوہری رد عمل کے نتیجے کے طور پر قائم پتہ چلنے پر، اور یہ ناقابل یقین حد تک گھنے اور ہاٹ سیٹ صرف اس وجہ سے وہ دوسرے معاملہ کے ساتھ بات چیت نہیں کرتے چھوڑنے کے لئے کے قابل تھے. یہاں تک کہ آپ زمین سے ایک سو سے زائد ہزار نوری سال کے فاصلے پر ایک دھماکہ ہوا ستارہ کے مرکز سے خارج نیوٹرینو کا پتہ لگانے کر سکتے ہیں.

اس کے علاوہ، ان ذرات یہ ممکن اس کے بہت چھوٹے پیمانے میں کائنات، جس میں ان لوگوں کو جنیوا میں بڑی Hadron Collider میں دیکھ سکتے ہیں کے مقابلے میں بہت چھوٹا مشاہدہ کرنے کے لئے بناتے ہیں، دریافت ہگس بوسون. یہ اس وجہ سے نوبل کمیٹی کے ایک اور قسم کے نیوٹرینو کی دریافت کے لئے انعام کا فیصلہ کیا کہ نوبل انعام کے لئے ہے.

پراسرار قلت

رے ڈیوس شمسی نیوٹرینو منایا تو اس نے توقع مقدار کا صرف ایک تہائی ملے. سب سے زیادہ طبیعیات یقین اس کی وجہ سورج کی ھگول طبیعیات کے غریب علم ہے کہ: شاید subsoil کے ماڈل اس نیوٹرینو میں پیدا رقم سے overestimated چمکا. بہر حال، کئی سالوں کے لئے، یہاں تک کہ بعد شمسی ماڈل بہتری آئی ہے، خسارہ رہا. فیزیسسٹ ایک اور امکان پر توجہ دی ہے: مسئلہ ان ذرات کے ہمارے خیال سے متعلق ہو سکتا ہے. اصول کے مطابق، اس کے بعد وہ وزن نہیں تھا غالب. لیکن بعض ماہرین طبیعات حقیقت میں ذرات کو ایک انتہائی بڑے پیمانے پر ہے کہ دلیل دی ہے، اور یہ بڑے پیمانے پر ان کی کمی کی وجہ سے تھا.

تین درپیش ذرہ

نیوٹرینو oscillations کا اصول کے مطابق، فطرت میں، ان میں سے تین مختلف اقسام ہیں. ایک ذرہ ایک بڑے پیمانے پر ہے، تو یہ چلتا ہے کے طور پر اس دوسرے ایک قسم سے گزر سکتا ہے. تین اقسام - الیکٹرانوں، muons اور تاؤ - مادہ کے ساتھ بات چیت میں اسی الزام عائد ذرہ (الیکٹران اور muon کے تاؤ leptons) میں تبدیل کیا جا سکتا ہے. "دولن" کوانٹم میکینکس کی وجہ سے ہے. نیوٹرینو کی قسم مسلسل نہیں ہے. یہ وقت کے ساتھ بدلتے رہتے ہیں. نیوٹرینوز، جس کو ایک ای میل کے طور پر اس کے وجود کا آغاز کیا، تو پیچھے ایک muon کے میں تبدیل، اور کر سکتے ہیں. اس طرح، ایک ذرہ، زمین کے راستے پر، سورج کے مرکز میں قائم وقفے وقفے muon کے نیوٹرینو اور اس کے برعکس میں تبدیل کیا جا سکتا ہے. ڈیوس ڈیٹیکٹر ارگون میں کلورین کی ایک جوہری transmutation شروع ہو سکتی ہے جس میں صرف الیکٹران نیوٹرینو کا پتہ لگانے کر سکتے تھے کے بعد سے، یہ ممکن لگ رہا تھا لاپتہ نیوٹرینو دوسری اقسام میں تبدیل کر دیا ہے. (یہ نیوٹرینو سورج کے اندر، اور زمین کے راستے پر نہیں oscillate کہ باہر کر دیتا ہے).

کینیڈین تجربہ

اس کی جانچ پڑتال کرنے کے لئے واحد راستہ نیوٹرینو کے تمام تین اقسام کے لئے کام کیا ہے کہ ایک ڈیٹیکٹر پیدا کرنے کے لئے تھا. 90s کے انٹاریو میں ملکہ کی یونیورسٹی کے آرتھر میکڈونلڈ سے شروع ہو رہا ہے، وہ ٹیم، سڈبری، اونٹاریو میں ایک کان میں کیا جاتا ہے جس میں قیادت کی. تنصیب، بھاری پانی کے ٹن پر مشتمل حکومت کینیڈا کی طرف سے ایک قرض فراہم کی. بھاری پانی نایاب ہے، لیکن پانی کے قدرتی طور پر واقع فارم، جس میں ایک پروٹان پر مشتمل ہائیڈروجن ایک پروٹون اور ایک نیوٹران پر مشتمل ہے جس میں اس کی بھاری آاسوٹوپ ڈیوٹیریم، کی طرف سے تبدیل کیا جاتا ہے. کینیڈا کی حکومت نے بھاری پانی، میٹر ذخیرہ کیں K. یہ ایک ایٹمی ری ایکٹر میں ایک شیتلک کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے. نیوٹرینو کی تینوں اقسام ڈیوٹیریم پروٹانوں اور نیوٹرانوں، نیوٹران اور پھر گنے کی تشکیل کے لئے تباہ کر سکتا ہے. بالکل رقم بہترین سورج ماڈل پیش گوئی کی ہے کہ - ڈٹیکٹر کے بارے میں تین بار تعداد میں ڈیوس کے مقابلے میں رجسٹرڈ. یہ الیکٹران نیوٹرینو اس کے دیگر اقسام کے میں oscillate سکتا ہے کہ پتہ چلتا ہے.

جاپانی تجربہ

ایک ہی وقت کے ارد گرد، ٹوکیو یونیورسٹی سے Takaaki Kadzita ایک اور قابل ذکر تجربہ کیا. جاپان میں شافٹ میں نصب ایک ڈیٹیکٹر نیوٹرینو سورج کی داخلہ سے نہیں آ رہا، اور اوپری ماحول سے ریکارڈ کیا. ماحول کے ساتھ کاسمک شعاعوں کی پروٹون collisions میں muon کے نیوٹرینو سمیت دیگر ذرات کی بارش بنائے گئے ہیں. کان میں وہ muons میں ہائیڈروجن نابیک میں تبدیل کر رہے ہیں. ویکشک Kadzity ذرات دو سمتوں میں آنے والے دیکھ سکتا تھا. دوسروں نیچے سے آگے بڑھ رہے ہیں جبکہ بعض، اوپر سے گر گئی، فضا سے آنے والے. ذرات کی تعداد میں ان کے مختلف نوعیت کے بارے میں بات کی ہے کہ، مختلف تھا - وہ اس کی oscillatory سائیکل میں مختلف مقامات پر تھے.

سائنس میں انقلاب

یہ سب غیر ملکی اور حیرت کی بات ہے، لیکن کیوں نیوٹرینو oscillations کو اور بڑے پیمانے پر اتنی توجہ اپنی طرف متوجہ کیا ہے؟ وجہ بہت سادہ ہے. ابتدائی ذراتی طبیعیات کے معیاری ماڈل، بیسویں صدی، صحیح سریع اور دیگر تجربات میں دیگر تمام مشاہدے بیان کرتا ہے جس کا گزشتہ پچاس سال کے دوران تیار ہے، نیوٹرینو massless جائے تھے. نیوٹرینو کی بڑے پیمانے کی دریافت ہے کہ کچھ لاپتہ ہے اشارہ کرتا ہے. سٹینڈرڈ ماڈل مکمل نہیں ہے. لاپتہ عناصر کو ابھی تک دریافت رکھا جائے - بڑی Hadron Collider یا دوسرے کی مدد سے، ابھی تک ورچوئل مشین پیدا نہیں کیا.