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IU भौतिक विज्ञानी न्यूट्रॉन जीवनकाल के दुनिया के सबसे सटीक माप का नेतृत्व करते हैं

IU भौतिक विज्ञानी न्यूट्रॉन जीवनकाल के दुनिया के सबसे सटीक माप का नेतृत्व करते हैं
इंडियाना विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं के नेतृत्व में भौतिकविदों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने न्यूट्रॉन के जीवनकाल के दुनिया के सबसे सटीक माप की घोषणा की है। दशक, यह मापने के लिए है कि औसतन, एक मुक्त न्यूट्रॉन परमाणु नाभिक की सीमा के बाहर कितने समय तक रहता है। राज्यों और विदेशों में, पिछले मापों की…

इंडियाना विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं के नेतृत्व में भौतिकविदों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने न्यूट्रॉन के जीवनकाल के दुनिया के सबसे सटीक माप की घोषणा की है। दशक, यह मापने के लिए है कि औसतन, एक मुक्त न्यूट्रॉन परमाणु नाभिक की सीमा के बाहर कितने समय तक रहता है। राज्यों और विदेशों में, पिछले मापों की तुलना में दो गुना से अधिक सुधार का प्रतिनिधित्व करते हैं – एक प्रतिशत के दसवें से भी कम की अनिश्चितता के साथ।

“यह कार्य माप के लिए एक नया स्वर्ण-मानक सेट करता है। आईयू ब्लूमिंगटन कॉलेज ऑफ आर्ट्स एंड साइंसेज के भौतिकी विभाग के अध्यक्ष डेविड बैक्सटर ने कहा, “प्रारंभिक ब्रह्मांड में बनाए गए तत्वों की सापेक्ष बहुतायत जैसे प्रश्नों के लिए इसका मौलिक महत्व है।” “हमें इस काम पर एक अग्रणी संस्थान के रूप में आईयू की दीर्घकालिक भूमिका पर गर्व है।”

अध्ययन के समय आईयू-संबद्ध लेखक स्नातक छात्र नाथन कैलाहन, मारिया डेविड और फ्रांसिस्को गोंजालेज थे। ; इंजीनियर वॉल्ट फॉक्स; भौतिकी के रूडी प्रोफेसर चेन-यू लियू; शोध वैज्ञानिक डेनियल साल्वाट; और मैकेनिकल तकनीशियन जॉन वेंडरवर्प। (कैलाहन और गोंजालेज वर्तमान में क्रमशः आर्गोन नेशनल लेबोरेटरी और ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी से संबद्ध हैं।) शोध लॉस एलामोस नेशनल लेबोरेटरी में आयोजित किया गया था।

“वह प्रक्रिया जिसके द्वारा एक न्यूट्रॉन ‘क्षय’ हो जाता है” एक प्रोटॉन – एक प्रकाश इलेक्ट्रॉन और लगभग द्रव्यमान रहित न्यूट्रिनो के उत्सर्जन के साथ – भौतिकविदों के लिए ज्ञात सबसे आकर्षक प्रक्रियाओं में से एक है,” साल्वाट ने कहा, जिन्होंने लॉस एलामोस में प्रयोगों का नेतृत्व किया। “इस मूल्य को बहुत सटीक रूप से मापने का प्रयास महत्वपूर्ण है क्योंकि न्यूट्रॉन के सटीक जीवनकाल को समझना ब्रह्मांड के विकास के तरीके पर प्रकाश डाल सकता है – साथ ही भौतिकविदों को उप-परमाणु ब्रह्मांड के हमारे मॉडल में त्रुटियों की खोज करने की इजाजत देता है जिसे हम जानते हैं लेकिन किसी के पास नहीं है अभी तक खोजने में सक्षम हैं।”

अध्ययन में इस्तेमाल किए गए न्यूट्रॉन लॉस एलामोस नेशनल लैब में लॉस एलामोस न्यूट्रॉन साइंस सेंटर अल्ट्राकोल्ड न्यूट्रॉन स्रोत द्वारा उत्पादित किए जाते हैं। UCNtau प्रयोग इन न्यूट्रॉनों को पकड़ लेता है, जिनका तापमान लगभग 4,000 मैग्नेट के साथ पंक्तिबद्ध एक “बाथटब” के अंदर लगभग पूर्ण शून्य तक कम हो जाता है। 30 से 90 मिनट तक प्रतीक्षा करने के बाद, शोधकर्ता टब में बचे हुए न्यूट्रॉन की गिनती करते हैं क्योंकि वे चुंबक के बल द्वारा गुरुत्वाकर्षण के विरुद्ध उत्तोलित होते हैं।

यूसीएनटीओ ट्रैप की अनूठी डिजाइन न्यूट्रॉन को संग्रहीत रहने की अनुमति देती है 11 दिनों से अधिक के लिए, पहले के डिजाइनों की तुलना में काफी लंबा समय, व्यवस्थित सुधार की आवश्यकता को कम करता है जो आजीवन माप के परिणामों को तिरछा कर सकता है। दो वर्षों में, अध्ययन के शोधकर्ताओं ने इस पद्धति का उपयोग करके कब्जा किए गए लगभग 40 मिलियन न्यूट्रॉन की गणना की। ये प्रयास गोंजालेज के थीसिस कार्य थे, जिन्होंने 2017 से 2019 तक आईयू स्नातक छात्र के रूप में लॉस एलामोस में डेटा एकत्र किया, और प्रकाशित परिणाम के विश्लेषण का नेतृत्व किया।

साल्वाट ने कहा कि प्रयोग के परिणाम होंगे भौतिकविदों को “कैबिबो-कोबायाशी-मास्कावा मैट्रिक्स” की वैधता की पुष्टि या खंडन करने में मदद करें, जो क्वार्क नामक उप-परमाणु कणों से संबंधित है और कण भौतिकी के व्यापक रूप से स्वीकृत “मानक मॉडल” में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यह भौतिकविदों को संभावित भूमिका को समझने में भी मदद करेगा कि भौतिकी में नए विचार, जैसे कि न्यूट्रॉन डार्क मैटर में क्षय हो रहे हैं, ब्रह्मांड के बारे में सिद्धांतों को विकसित करने में खेल सकते हैं, साथ ही संभवतः यह समझाने में मदद करेंगे कि पहले परमाणु नाभिक कैसे बने।

“न्यूट्रॉन क्षय की व्याख्या करने वाले अंतर्निहित मॉडल में क्वार्क अपनी पहचान बदलना शामिल है, लेकिन हाल ही में बेहतर गणना से पता चलता है कि यह प्रक्रिया पहले की भविष्यवाणी के अनुसार नहीं हो सकती है,” साल्वाट ने कहा। “न्यूट्रॉन जीवनकाल का हमारा नया माप इस मुद्दे को सुलझाने के लिए एक स्वतंत्र मूल्यांकन प्रदान करेगा, या नई भौतिकी की खोज के लिए बहुत अधिक खोजे गए साक्ष्य प्रदान करेगा।”

कार्य अक्टूबर में रिपोर्ट किया गया है फिजिकल रिव्यू लेटर्स जर्नल का 13वां अंक। यह अमेरिकन फिजिकल सोसाइटी डिवीजन ऑफ न्यूक्लियर फिजिक्स की 2021 फॉल मीटिंग में लाइव न्यूज ब्रीफिंग का विषय भी था। कागज का एक पूर्व-मुद्रण संस्करण उपलब्ध है।

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