न्यूट्रिनो दोलन

न्यूट्रिनो दोलन कण भौतिकी में एक आकर्षक घटना है जो स्टैण्डर्ड मॉडल से परे अंतर्दृष्टि प्रदान करती है। न्यूट्रिनो दोलन को समझने के लिए, हमें पहले यह समझना होगा कि न्यूट्रिनो क्या हैं और कण भौतिकी में उनकी भूमिका क्या है। न्यूट्रिनो अत्यंत छोटे, विद्युतीय रूप से तटस्थ कण होते हैं जो परमाणु अभिक्रियाओं में उत्पन्न होते हैं, जैसे सूर्य में, परमाणु रिएक्टरों में, या बीटा रिएक्शन के दौरान।

कण भौतिकी का स्टैण्डर्ड मॉडल, जो कई घटनाओं को समझाने में अत्यधिक सफल रहा है, न्यूट्रिनो को भारहीन के रूप में वर्गीकृत करता है। हालांकि, कुछ प्रायोगिक अवलोकनों के लिए न्यूट्रिनो के द्रव्यमान को शून्य से भिन्न लेकिन छोटा होना आवश्यक है। यही वह जगह है जहां न्यूट्रिनो दोलन आते हैं, जो न्यूट्रिनो द्रव्यमान के लिए मुख्य साक्ष्य के रूप में सेवा करते हैं।

न्यूट्रिनो क्या हैं?

न्यूट्रिनो ब्रह्मांड के मौलिक कणों में से एक हैं। इलेक्ट्रॉन, म्यूऑन और टाऊ कणों के साथ, न्यूट्रिनो लेप्टोन परिवार में आते हैं। अन्य लेप्टोन के विपरीत, न्यूट्रिनो में विद्युत आवेश नहीं होता है, जो उन्हें अत्यंत तत्वक्षेत्रीय बनाता है क्योंकि वे अन्य पदार्थों के साथ बहुत कमजोर रूप से संपर्क करते हैं।

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  न्यूट्रिनो के प्रकार: 
  1. इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो (ν e )
  2. म्यूऑन न्यूट्रिनो (ν μ )
  3. टाऊ न्यूट्रिनो (ν τ )
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ये प्रकार उनके संबंधित चार्ज लेप्टोन के लिए हैं: इलेक्ट्रॉन, म्यूऑन, और टाऊ। दिलचस्प बात यह है कि, अपने कमजोर संपर्कों के बावजूद, न्यूट्रिनो ब्रह्मांड में अन्योन्यतम कण के बाद दूसरे सबसे अधिक मात्रा के हैं।

न्यूट्रिनो दोलन की घटना

न्यूट्रिनो दोलन वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा न्यूट्रिनो का एक प्रकार एक अन्य प्रकार के न्यूट्रिनो में बदल सकता है। उदाहरण के लिए, एक इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो अंतरिक्ष में यात्रा करते समय म्यूऑन न्यूट्रिनो या टाऊ न्यूट्रिनो में बदल सकता है। यह प्रक्रिया दिखाती है कि न्यूट्रिनो का द्रव्यमान होता है, जो कि स्टैण्डर्ड मॉडल द्वारा समझाया नहीं गया है।

सैद्धांतिक व्याख्या

न्यूट्रिनो दोलनों की व्याख्या करने के लिए, हम मानते हैं कि न्यूट्रिनो एक क्वांटम स्थिति में उत्पन्न होते हैं जो तीन विभिन्न प्रकारों या "स्वादों" का मिश्रण होती है। न्यूट्रिनो स्वाद कमजोर संपर्क के युग्म होते हैं, लेकिन प्रसार के युग्म नहीं होते। द्रव्यमान रूपांतरण, ν ₁ , ν ₂ , और ν ₃, स्वाद रूपांतरण (ν _e , ν _μ , ν _τ) के समान नहीं होते।

स्वाद और द्रव्यमान युग्मों के बीच के संबंध को एक मैट्रिक्स द्वारा वर्णित किया जाता है जिसे पीएमएनएस (पोंटेकोरवो-माकी-नकागावा-साकाटा) मैट्रिक्स के रूप में जाना जाता है:

|ν e ⟩ | u e1 u e2 u e3 | |ν 1 ⟩
|ν μ ⟩ = | u μ1 u μ2 u μ3 | * |ν 2 ⟩
|ν τ ⟩ | u τ1 u τ2 u τ3 | |ν 3 ⟩

इस मैट्रिक्स में प्रविष्टियाँ U _αi वे संख्याएँ होती हैं जो स्वाद और द्रव्यमान युग्मों के बीच का अनुपात दर्शाती हैं। न्यूट्रिनो दोलन मुख्य रूप से न्यूट्रिनो द्रव्यमान के वर्गों के अंतर, Δm ², और पीएमएनएस मैट्रिक्स के तत्वों पर निर्भर होता है।

दोलन की व्याख्या

अल्पना α के साथ उत्पन्न न्यूट्रिनो के फ्लेवर का समय t=0 पर फ्लेवर β के रूप में अवलोकन किए जाने की संभावना निम्नलिखित है:

P(ν α → ν β ) = δ αβ − 4 Σ (U αi * U βi U αj U βj *) sin 2 (1.27 Δm ij ² L/E)

इस सूत्र में:

• Δm _ij ² = m _i ² − m _j ² द्रव्यमान प्रकार्य स _ु की वर्ग अंतर है।
• L न्यूट्रिनो की यात्रा की गई दूरी है।
• E न्यूट्रिनो की ऊर्जा है।
• δ _αβ क्रोनकर डेल्टा है, जो तब 1 होता है जब α=β हो, अन्यथा 0।

साइन वर्ग आवृत्ति की उपस्थिति क्वांटम हस्तक्षेप के प्रमाणिक होती है, जिससे न्यूट्रिनो अपने प्रसार के दौरान विभिन्न स्वाद अवस्थाओं के बीच दोलन करता है।

न्यूट्रिनो दोलनों का दृश्य उदाहरण

न्यूट्रिनो दोलन को दृष्टिगत करने के लिए आइए एक सरल दो-स्वाद परिदृश्य पर विचार करें, जहां केवल दो प्रकार के न्यूट्रिनो मिश्रित होते हैं, जिसका उपयोग गणनाओं को सरल बनाने के लिए किया जाता है। मान लीजिए हम एक इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो से शुरू करते हैं _νe:

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