गार्गमेल: Difference between revisions
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[[File:View of Gargamelle in the West Hall.jpg|thumb|फरवरी 1977 में सीईआरएन के वेस्ट हॉल में गार्गामेल बबल चैम्बर डिटेक्टर का दृश्य]] | [[File:View of Gargamelle in the West Hall.jpg|thumb|फरवरी 1977 में सीईआरएन के वेस्ट हॉल में गार्गामेल बबल चैम्बर डिटेक्टर का दृश्य]] | ||
[[File:Gargamelle.jpg|thumb|गर्गमेले का कक्ष वर्तमान में सीईआरएन में प्रदर्शनी पर है]]गर्गमेले 1970 और 1979 के बीच सीईआरएन में | [[File:Gargamelle.jpg|thumb|गर्गमेले का कक्ष वर्तमान में सीईआरएन में प्रदर्शनी पर है]]गर्गमेले 1970 और 1979 के बीच सीईआरएन में काम करने वाला एक [[भारी तरल]] [[बुलबुला कक्ष]] [[डिटेक्टर]] था। गर्गमेले एक भारी द्रव बुलब चैम्बर डिटेक्टर था जो 1970 से 1979 तक CERN में संचालन में था। इसका निर्माण [[न्युट्रीनो]] और एंटीन्यूट्रीनो की पहचान करने के लिए किया गया था, जो 1970 से 1976 के बीच प्रोटॉन सिंक्रोट्रॉन (PS) से निर्मित होते थे, इसके बाद डिटेक्टर को सुपर [[प्रोटोन सिंक्रोट्रॉन]] (SPS) में स्थानांतरित किया गया।<ref name="home.cern">{{cite web|title=गर्गमेल|url=https://home.cern/about/experiments/gargamelle|website=CERN|access-date=12 August 2017}}</ref> 1979 में एक अनुकरणीय दरार बुलब चैम्बर में पाई गई, और डिटेक्टर को समर्पित कर दिया गया। यह वर्तमान में CERN के "माइक्रोकॉसम" प्रदर्शन में शामिल है, जिसे सार्वजनिक के लिए खोला गया है। | ||
गारगामेले उस प्रयोग के लिए प्रसिद्ध है जिसमें [[तटस्थ धारा|तटस्थ धाराओं]] की खोज की गई थी। जुलाई 1973 में पाया गया, [[तटस्थ धाराएँ]] Z0 बोसॉन के अस्तित्व का पहला प्रायोगिक संकेत था, और इस परिणामस्वरूप विद्युतक्षैत्र सिद्धांत के सत्यापन की ओर महत्वपूर्ण कदम बढ़ाया। | |||
गर्गमेले स्वयं बुलबुला कक्ष डिटेक्टर, या [[उच्च-ऊर्जा भौतिकी]] प्रयोग दोनों को एक ही नाम से संदर्भित कर सकता है। यह नाम फ्रांकोइस रबेलैस के 16वीं सदी के उपन्यास [[गार्गेंटुआ और पेंटाग्रुएल का जीवन|द लाइफ ऑफ गर्गेंटुआ एंड ऑफ पेंटाग्रुएल]] से लिया गया है, जिसमें विशाल गर्गमेल गर्गेंटुआ की मां है।<ref name="home.cern" /> | |||
==पृष्ठभूमि== | ==पृष्ठभूमि== | ||
[[File:Neutral current, leptonic event, muon neutrino.png|thumb|एक घटना जिसमें तटस्थ W और Z बोसॉन|Z के आदान-प्रदान से [[इलेक्ट्रॉन]] और [[ न्युट्रीनो ]] गति और/या ऊर्जा बदलते हैं<sup>0</sup>बोसॉन. [[स्वाद (कण भौतिकी)]] अप्रभावित हैं।]]1960 के दशक में अलग-अलग कार्यों की एक श्रृंखला में [[शेल्डन ग्लासो]], [[स्टीवन वेनबर्ग]] और [[ नमस्ते अब्दुस ]] एक सिद्धांत लेकर आए, | [[File:Neutral current, leptonic event, muon neutrino.png|thumb|एक घटना जिसमें तटस्थ W और Z बोसॉन|Z के आदान-प्रदान से [[इलेक्ट्रॉन]] और [[ न्युट्रीनो ]] गति और/या ऊर्जा बदलते हैं<sup>0</sup>बोसॉन. [[स्वाद (कण भौतिकी)]] अप्रभावित हैं।]]1960 के दशक में अलग-अलग कार्यों की एक श्रृंखला में [[शेल्डन ग्लासो]], [[स्टीवन वेनबर्ग]], और [[ नमस्ते अब्दुस |अब्दुस सलाम]] एक सिद्धांत लेकर आए, जो [[प्राथमिक कण|प्राथमिक कणों]] के बीच [[विद्युत चुम्बकीय]] और कमजोर संपर्क को एकीकृत करता है - इलेक्ट्रोवीक सिद्धांत - जिसके लिए उन्हें भौतिकी में 1979 का नोबेल पुरस्कार साझा किया गया।<ref>{{cite web |url=http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1979/ |title=The Nobel Prize in Physics 1979 |author=<!--Not stated--> |date=15 October 1979 |website=Nobelprize.org |access-date=28 July 2017 }}</ref> उनके सिद्धांत ने [[कमजोर बल]] के प्रचारक के रूप में W± और Z<sup>0</sup> बोसॉन के अस्तित्व की भविष्यवाणी की थी। W± बोसॉन में विद्युत आवेश होता है, या तो धनात्मक (W+) या ऋणात्मक (W−), Z<sup>0</sup> पर, हालांकि, कोई आवेश नहीं होता है। Z<sup>0</sup> बोसन की विनिमय से पुल्लिंग [[गति]], [[स्पिन (भौतिकी)|स्पिन]], और [[ऊर्जा]] होती है, लेकिन कण के क्वांटम संख्याओं - चार्ज, फ्लेवर, बैरियन नंबर, [[लेप्टान संख्या]], आदि - पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता। क्योंकि इलेक्ट्रिक चार्ज का कोई स्थानांतरण नहीं होता, Z<sup>0</sup> की विनिमय को "न्यूट्रल करंट" कहा जाता है। न्यूट्रल करंट्स इलेक्ट्रोवीक सिद्धांत की एक पूर्वानुमान थीं। | ||
1960 में, [[मेल्विन श्वार्ट्ज]] ने एक [[त्वरक न्यूट्रिनो|ऊर्जावान न्यूट्रीनो]] बीम उत्पन्न करने का एक विधि प्रस्तुत की।<ref>{{cite journal|last1=Schwartz|first1=M.|title=कमजोर अंतःक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए उच्च-ऊर्जा न्यूट्रिनो का उपयोग करने की व्यवहार्यता|journal=Physical Review Letters|date=15 March 1960|volume=4|issue=6|pages=306–307|bibcode=1960PhRvL...4..306S|doi=10.1103/PhysRevLett.4.306}}</ref> इस तरह की एक बीम का उपयोग फिर 1962 में श्वार्ट्स और अन्यों ने [[ब्रुकहेवन राष्ट्रीय प्रयोगशाला|ब्रुकहेवन]] में एक प्रयोग में किया, जिसने दिखाया कि विभिन्न प्रकार के न्यूट्रीनो होते हैं: [[म्यूऑन न्यूट्रिनो]] और [[इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो]]। इस खोज के लिए श्वार्ट्ज को 1988 में भौतिकी का नोबेल पुरस्कार मिला।<ref>{{cite web|title=Nobel Prize in Physics 1988: Press Release|url=https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1988/press.html|website=Nobelprize.org|access-date=16 August 2017}}</ref> श्वार्टज़ के विचार से पहले कमजोर अंतःक्रियाओं का अध्ययन केवल प्राथमिक कणों, विशेषकर [[अजीब कण|अजीब कणों]] के क्षय में किया गया था। इन नए न्यूट्रिनो बीमों के उपयोग से कमजोर अंतःक्रिया के अध्ययन के लिए उपलब्ध ऊर्जा में काफी वृद्धि हुई है। गार्गामेल उन पहले प्रयोगों में से एक था जिसमें न्यूट्रिनो बीम का उपयोग किया गया था, जो पीएस से प्रोटॉन बीम के साथ उत्पन्न हुआ था। | |||
बुलबुला कक्ष बस एक कंटेनर है जो अत्यधिक गरम तरल से भरा होता है। कक्ष के माध्यम से यात्रा करने वाला एक आवेशित कण एक [[आयनीकरण]] ट्रैक छोड़ देगा, जिसके चारों ओर तरल वाष्पीकृत हो जाता है, जिससे सूक्ष्म बुलबुले बनते हैं। पूरा चैम्बर एक निरंतर चुंबकीय क्षेत्र के अधीन है, जिससे आवेशित कणों के ट्रैक वक्र हो जाते हैं। वक्रता की त्रिज्या कण की गति के समानुपाती होती है। पटरियों की तस्वीरें खींची जाती हैं, और पटरियों का अध्ययन करके कोई भी पता लगाए गए कणों के गुणों के बारे में जान सकता है। गार्गामेल बुलबुला कक्ष से होकर गुजरने वाली न्यूट्रिनो किरण ने डिटेक्टर में कोई ट्रैक नहीं छोड़ा, क्योंकि न्यूट्रिनो पर कोई चार्ज नहीं होता है। इसलिए, पदार्थ के घटकों के साथ न्यूट्रिनो की परस्पर क्रिया से उत्पन्न कणों का अवलोकन करके, न्यूट्रिनो के साथ परस्पर क्रिया का पता लगाया गया। न्यूट्रिनो में बहुत छोटे [[क्रॉस सेक्शन (भौतिकी)|क्रॉस सेक्शन]] होते हैं, अर्थात, परस्पर क्रिया की संभावना बहुत कम होती है। जबकि बुलबुला कक्ष आम तौर पर [[तरल हाइड्रोजन]] से भरे होते हैं, गार्गामेल एक भारी तरल - [[लिफ्ट के रूप में|सीबीआरएफ]] 3 (फ़्रीऑन) से भरा होता है - जिससे न्यूट्रिनो इंटरैक्शन देखने की संभावना बढ़ जाती है।<ref name="home.cern" /> | |||
==संकल्पना एवं निर्माण== | ==संकल्पना एवं निर्माण== | ||
[[File:Gargamelle bubble chamber, CERN 1970.jpg|thumb|गर्गमेल चैम्बर बॉडी की स्थापना। आयताकार आकार की चुंबक कुंडलियों में कक्ष का स्थान।]]60 के दशक में [[न्यूट्रिनो भौतिकी]] का क्षेत्र | [[File:Gargamelle bubble chamber, CERN 1970.jpg|thumb|गर्गमेल चैम्बर बॉडी की स्थापना। आयताकार आकार की चुंबक कुंडलियों में कक्ष का स्थान।]]60 के दशक में [[न्यूट्रिनो भौतिकी]] का क्षेत्र तेज़ी से विस्तार में था। बुलबुला कक्षों का उपयोग करने वाले न्यूट्रिनो प्रयोग पहले से ही सीईआरएन, पीएस में पहले [[ सिंक्रोटॉन |सिंक्रोटॉन]] पर चल रहे थे, और बुलबुला कक्षों की अगली पीढ़ी का सवाल कुछ समय से एजेंडे में था। पेरिस में इकोले पॉलिटेक्निक के एक प्रतिष्ठित भौतिक विज्ञानी आंद्रे लैगरिग और उनके कुछ सहयोगियों ने 10 फरवरी 1964 को पहली प्रकाशित रिपोर्ट लिखी, जिसमें सीईआरएन की देखरेख में एक भारी तरल कक्ष के निर्माण का प्रस्ताव रखा गया था।<ref name="CERNhistory">{{cite book|last1=Pestre|first1=Dominique|title=गर्गमेले और बीईबीसी। यूरोप के अंतिम दो विशाल बबल चैंबर कैसे चुने गए|date=1996|publisher=North-Holland|location=Amsterdam|pages=39–97}}</ref> उन्होंने सात प्रयोगशालाओं से मिलकर एक सहयोग बनाया: एकॉल पॉलिटेक्निक पेरिस, [[आरडब्ल्यूटीएच आचेन]], यूएलबी ब्रक्सेल्स, इस्टिट्यूटो डी फिसिका डेल यूनिवर्सिटा डी मिलानो, एलएएल ऑरसे, [[यूनिवर्सिटी कॉलेज लंदन]] और CERN।<ref name="60years">{{cite book|last1=Haidt|first1=Dieter|author-link=Dieter Haidt|editor1-last=Schopper|editor1-first=Herwig|editor2-last=Di Lella|editor2-first=Luigi|title=60 Years of CERN Experiments and Discoveries|date=2015|publisher=World Scientific|location=Singapore|pages=165–185|chapter-url=https://cds.cern.ch/record/2103279?ln=en|access-date=12 August 2017|chapter=The Discovery of Weak Neutral Currents}}</ref> समूह ने 1968 में मिलान में मिलकर प्रयोग के लिए भौतिकी प्राथमिकताएं सूचीबद्ध कीं: आज Gargamelle न्यूट्रल करंट्स की खोज के लिए प्रसिद्ध है, लेकिन भौतिकी कार्यक्रम की तैयारी के दौरान इस विषय पर तो बातचीत ही नहीं हुई थी, और अंतिम प्रस्ताव में इसे प्राथमिकता में पाँचवां स्थान पर रखा गया है।<ref name="proposal">{{cite journal |title=गर्गमेले में न्यूट्रिनो प्रयोग का प्रस्ताव|id=CERN-TCC-70-12|date=16 March 1970|url=https://cds.cern.ch/record/1184733?ln=en|access-date=12 August 2017}}</ref> उस समय इलेक्ट्रोवीक सिद्धांत के आसपास सामंजस्य नहीं था, जिससे प्राथमिकताओं की सूची को समझाया जा सकता है। इसके अलावा, पहले ही विद्युत करंट्स की खोज के लिए पिछले प्रयोगों में, न्यूट्रल केओन के दो चार्ज्ड [[लेपटोन]] में विघटन में, बहुत छोटी सी सीमाएं मापी गई थीं, लगभग 10^(-7)। | ||
1966 में बजट संकट के कारण प्रयोग को मंजूरी नहीं मिली, जो कि उम्मीद के खिलाफ था। CERN के निदेशक महाशय [[विक्टर वीस्कॉफ़|विक्टर वाइसकॉपफ]] और वैज्ञानिक निदेशक बर्नार्ड ग्रेगोरी, ने निर्णय लिया कि वे खुद ही पैसा का प्रतिबद्ध होंगे, जिसमें आखिरी ने CERN को 1966 के लिए देय राशि को कवर करने के लिए एक कर्ज प्रदान किया।<ref name="CERNhistory" /> अंतिम समझौता 2 दिसंबर 1965 को हस्ताक्षर किया गया, जिससे यह CERN के इतिहास में पहली बार हुआ कि सार्वजनिक पर्यावरण से मुकरा जाए और निदेशक महाशय के कार्यक्षेत्र का उपयोग करके स्वीकृत नहीं किया गया हो। | |||
गर्गमेले कक्ष का निर्माण पूरी तरह से [[सैकले परमाणु अनुसंधान केंद्र|सैकले]] में किया गया था। हालाँकि निर्माण में लगभग दो साल की देरी हुई, अंततः इसे दिसंबर 1970 में CERN में इकट्ठा किया गया, और पहला महत्वपूर्ण कार्य मार्च 1971 में हुआ।<ref name="CERNhistory" /> | |||
==प्रायोगिक सेटअप== | ==प्रायोगिक सेटअप== | ||
[[File:Gargamelle chamber at CERN, November 1970.jpg|thumb|बुलबुला कक्ष के अंदर. कक्ष की दीवारों पर मछली की आँख के लेंस देखे जा सकते हैं।]] | [[File:Gargamelle chamber at CERN, November 1970.jpg|thumb|बुलबुला कक्ष के अंदर. कक्ष की दीवारों पर मछली की आँख के लेंस देखे जा सकते हैं।]] | ||
===चैम्बर=== | ===चैम्बर=== | ||
गर्गमेले 4.8 मीटर लंबा और 2 मीटर व्यास का था, और इसमें 12 घन मीटर भारी तरल फ़्रीऑन था। आवेशित कणों की पटरियों को मोड़ने के लिए, गर्गमेले को 2 टेस्ला क्षेत्र प्रदान करने वाले चुंबक से घिरा हुआ था। चुम्बक की कुंडलियाँ पानी के साथ ठंडा किये गये तांबे से बनी होती थीं और गर्गमेले के आयताकार आकार का अनुसरण करती थीं। तरल को पर्याप्त तापमान पर बनाए रखने के लिए, तापमान को नियंत्रित करने के लिए, चैम्बर बॉडी के चारों ओर कई पानी की नलियाँ होती हैं। पूरे इंस्टालेशन का वजन 1000 टन से अधिक था। | |||
किसी कार्यक्रम की रिकॉर्डिंग करते समय, कक्ष को रोशन किया गया और | किसी कार्यक्रम की रिकॉर्डिंग करते समय, कक्ष को रोशन किया गया और फोटो खींचे गए। रोशनी प्रणाली ने प्रकाश उत्सर्जित किया जो बुलबुले द्वारा 90 डिग्री पर बिखरा हुआ था, और प्रकाशिकी में भेजा गया था। प्रकाश स्रोत में चैम्बर बॉडी के सिरों पर और सिलेंडर के आधे से अधिक हिस्से पर स्थित 21 बिंदु फ्लैश शामिल थे।<ref name="Musset">{{cite book|last1=Musset|first1=P.|last2=Vialle|first2=J.P.|editor1-last=Jacob|editor1-first=M.|title=गेज सिद्धांत और न्यूट्रिनो भौतिकी|date=1978|publisher=North-Holland Publishing|location=Amsterdam|pages=295–425|chapter=Neutrino Physics with Gargamelle}}</ref> ऑप्टिक्स सिलेंडर के विपरीत आधे हिस्से में स्थित थे, चैम्बर अक्ष के समानांतर दो पंक्तियों में वितरित, प्रत्येक पंक्ति में चार ऑप्टिक्स थे। उद्देश्य 90° कोणीय क्षेत्र के साथ लेंसों की एक असेंबली द्वारा बनाया गया था, जिसके बाद एक अपसारी लेंस लगाया गया था जो क्षेत्र को 110° तक बढ़ाता है। | ||
===न्यूट्रिनो किरण=== | ===न्यूट्रिनो किरण=== | ||
[[File:Beamline of Gargamelle experiment.png|thumb|450 px|प्रोटॉन सिंक्रोट्रॉन और गार्गामेल बबल चैम्बर के बीच बीम लाइन का एक योजनाबद्ध]] | [[File:Beamline of Gargamelle experiment.png|thumb|450 px|प्रोटॉन सिंक्रोट्रॉन और गार्गामेल बबल चैम्बर के बीच बीम लाइन का एक योजनाबद्ध]]गार्गामेल को न्यूट्रिनो और एंटीन्यूट्रिनो का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किया गया था। न्यूट्रिनो और एंटीन्यूट्रिनो का स्रोत पीएस से 26 GeV की ऊर्जा पर एक प्रोटॉन बीम था। प्रोटॉन को एक चुंबक द्वारा निकाला गया और फिर चतुर्भुज और द्विध्रुव चुंबकों की एक उपयुक्त श्रृंखला के माध्यम से निर्देशित किया गया, जिससे लक्ष्य पर किरण को समायोजित करने के लिए स्थिति और अभिविन्यास में स्वतंत्रता की आवश्यक डिग्री प्रदान की गई। लक्ष्य [[ फीरोज़ा |बेरिलियम]] का एक सिलेंडर था, जो 90 सेमी लंबा और 5 मिमी व्यास वाला था।<ref name="Musset" /> लक्ष्य सामग्री को इसलिए चुना गया ताकि टकराव में उत्पन्न होने वाले हैड्रॉन मुख्य रूप से पियोन और काओन हों, जो दोनों न्यूट्रिनो में क्षय हो जाते हैं। उत्पादित पियोन और [[काओन]] में विभिन्न प्रकार के कोण और ऊर्जाएं होती हैं, और परिणामस्वरूप उनके क्षय उत्पाद में भी भारी गति फैलती है। चूँकि न्यूट्रिनो पर कोई आवेश नहीं होता है, इसलिए उन्हें विद्युत या चुंबकीय क्षेत्र से केंद्रित नहीं किया जा सकता है। इसके बजाय, नोबेल पुरस्कार विजेता साइमन वैन डेर मीर द्वारा आविष्कार किए गए चुंबकीय हॉर्न का उपयोग करके द्वितीयक कणों पर ध्यान केंद्रित किया जाता है। हॉर्न के आकार और चुंबकीय क्षेत्र की मजबूती को समायोजित किया जा सकता है ताकि सर्वश्रेष्ठ ध्यान केंद्रित करने वाले कणों की एक श्रेणी का चयन किया जा सके, जिससे काओं और पाओं का विघटन होने पर चयनित ऊर्जा की एक श्रेणी के साथ एक ध्यान केंद्रित न्यूट्रीनो बीम प्राप्त हो। हॉर्न के माध्यम से धारा को उलट करके, एक एंटीन्यूट्रीनो बीम उत्पन्न किया जा सकता है। गारगामेल एक न्यूट्रीनो और एक एंटीन्यूट्रीनो बीम में सुस्ताधिक से चलता था। वान डेर मीयर की आविष्कार ने न्यूट्रीनो फ्लक्स को 20 गुणा बढ़ा दिया। न्यूट्रीनो बीम की ऊर्जा 1 और 10 GeV के बीच थी। | ||
[[File:Van der Meer magnetic horn, Gargamelle beamline.jpg|thumb|[[साइमन वान डेर मीर]] के [[चुंबकीय सींग]] का उपयोग गार्गामेले तक न्यूट्रिनो बीम लाइन में किया जाता है।]] | |||
ध्यान केंद्रित करने के बाद, पियोन और काओन को 70 मीटर लंबी सुरंग के माध्यम से निर्देशित किया गया, जिससे वे सड़ने लगे। पियोन और काओन जो सड़ते नहीं थे, सुरंग के अंत में एक ढाल से टकराए और अवशोषित हो गए। क्षय होने पर, पियोन और काओन आम तौर पर {{math|''π''→''μ'' + ''ν''}} और {{math|''K''→''μ'' + ''ν''}} में क्षय होते हैं, जिसका अर्थ है कि न्यूट्रिनो का प्रवाह म्यूऑन के प्रवाह के समानुपाती होगा। चूंकि म्यूऑन को हैड्रोन के रूप में अवशोषित नहीं किया गया था, इसलिए लंबे परिरक्षण में विद्युत चुम्बकीय धीमी प्रक्रिया द्वारा चार्ज म्यूऑन के प्रवाह को रोक दिया गया था। न्यूट्रिनो प्रवाह को परिरक्षण में विभिन्न गहराई पर रखे गए सिलिकियम-गोल्ड डिटेक्टरों के छह विमानों के माध्यम से संबंधित म्यूऑन प्रवाह के माध्यम से मापा गया था।<ref name="Musset" /> | |||
1971-1976 के वर्षों के दौरान तीव्रता में बड़े सुधार कारक प्राप्त हुए, पहला पीएस के लिए एक नए इंजेक्टर के साथ - [[प्रोटॉन सिंक्रोट्रॉन बूस्टर]] - और दूसरा बीम ऑप्टिक्स के सावधानीपूर्वक अध्ययन से। | 1971-1976 के वर्षों के दौरान तीव्रता में बड़े सुधार कारक प्राप्त हुए, पहला पीएस के लिए एक नए इंजेक्टर के साथ - [[प्रोटॉन सिंक्रोट्रॉन बूस्टर]] - और दूसरा बीम ऑप्टिक्स के सावधानीपूर्वक अध्ययन से। | ||
==परिणाम और खोजें== | ==परिणाम और खोजें== | ||
[[File:Leptonic event in Gargamelle bubble chamber.jpg|thumb|यह घटना गर्गमेल बबल चैम्बर में निर्मित वास्तविक ट्रैक दिखाती है जो लेप्टोनिक न्यूट्रल करंट की पहली पुष्टि प्रदान करती है। एक न्यूट्रिनो एक इलेक्ट्रॉन के साथ संपर्क करता है, जिसका ट्रैक क्षैतिज रूप से देखा जाता है, और म्यूऑन उत्पन्न किए बिना न्यूट्रिनो के रूप में उभरता है।]] | [[File:Leptonic event in Gargamelle bubble chamber.jpg|thumb|यह घटना गर्गमेल बबल चैम्बर में निर्मित वास्तविक ट्रैक दिखाती है जो लेप्टोनिक न्यूट्रल करंट की पहली पुष्टि प्रदान करती है। एक न्यूट्रिनो एक इलेक्ट्रॉन के साथ संपर्क करता है, जिसका ट्रैक क्षैतिज रूप से देखा जाता है, और म्यूऑन उत्पन्न किए बिना न्यूट्रिनो के रूप में उभरता है।]]गार्गामेले की पहली मुख्य खोज [[ न्युक्लियोन |न्युक्लियोन]] से म्यूऑन-न्यूट्रिनो और एंटीन्यूट्रिनो के कठोर-प्रकीर्णन के साक्ष्य की खोज करना था। प्राथमिकताएँ मार्च 1972 में बदल गईं, जब [[हैड्रान|हैड्रोनिक]] न्यूट्रल करंट के अस्तित्व के पहले संकेत स्पष्ट हो गए।<ref name="Cundy">{{cite web|last1=Cundy|first1=Donald|last2=Christine|first2=Sutton|title=Gargamelle: the tale of a giant discovery|url=http://cerncourier.com/cws/article/cern/40122|website=CERN Courier|date=25 August 2009 |publisher=CERN|access-date=15 August 2017}}</ref> इसके बाद तटस्थ मौजूदा उम्मीदवारों की तलाश में दोतरफा हमला करने का निर्णय लिया गया। एक लाइन लेपटोनिक घटनाओं की खोज करेगी - इसमें इलेक्ट्रॉन के साथ संवेपन होता है, उदाहरण के लिए {{nowrap|{{subatomic particle|muon neutrino}} + {{subatomic particle|electron}} → {{subatomic particle|muon neutrino}} + {{subatomic particle|electron}}}} या {{nowrap|{{subatomic particle|muon antineutrino}} + {{subatomic particle|electron}} → {{subatomic particle|muon antineutrino}} + {{subatomic particle|electron}}}}। दूसरी लाइन हैड्रोनिक घटनाओं की खोज करेगी - जिसमें हैड्रॉन से फैले हुए एक न्यूट्रीनो होता है, उदाहरण के लिए {{nowrap|{{subatomic particle|neutrino}} + {{subatomic particle|proton}} → {{subatomic particle|neutrino}} + {{subatomic particle|proton}}}}, {{nowrap|{{subatomic particle|neutrino}} + {{subatomic particle|neutron}} → {{subatomic particle|neutrino}} + {{subatomic particle|proton}} + {{subatomic particle|Pion-}}}} या {{nowrap|{{subatomic particle|proton}} → {{subatomic particle|neutrino}} + {{subatomic particle|neutron}} + {{subatomic particle|Pion+}}}}, साथ ही कई हैड्रॉन्स के साथ घटित घटनाएँ। लेपटोनिक घटनाएँ छोटे क्रॉस-सेक्शन्स होते हैं, लेकिन संबंधित छोटे पृष्ठभूमि होती है। हैड्रोनिक घटनाएँ बड़ी पृष्ठभूमि होती हैं, जिनमें न्यूट्रीनो परिच्छिन्न होते हैं (उदाहरण के लिए, 22), और कई हैड्रॉन्स के साथ घटित घटनाएँ। लेपटोनिक घटनाएँ छोटे क्रॉस-सेक्शन्स होते हैं, लेकिन उससे मेल खाती हैं छोटी पृष्ठभूमि के साथ। हैड्रोनिक घटनाएँ बड़ी पृष्ठभूमि होती हैं, ज्यादातर इसका कारण है कि जब न्यूट्रीनो कमरे के आस-पास सामग्री में परिच्छेदित होते हैं, तो इससे न्यूट्रॉन उत्पन्न होते हैं। न्यूट्रॉन्स, जो किसी भी आवेग के बिना होते हैं, बबल चैम्बर में पहचाने में नहीं आएंगे, और उनके परिच्छेदन की पहचान न्यूट्रल करंट्स घटनाओं की नकल करेगी। न्यूट्रॉन पृष्ठभूमि को कम करने के लिए हैड्रोनिक घटनाओं की ऊर्जा 1 GeV से अधिक होनी चाहिए। | ||
लेप्टोनिक घटना का पहला उदाहरण दिसंबर 1972 में आचेन के एक स्नातक छात्र द्वारा गार्गामेल में पाया गया था। मार्च 1973 तक 166 हैड्रोनिक घटनाएँ पाई गईं, न्यूट्रिनो बीम के साथ 102 घटनाएँ और एंटीन्यूट्रिनो बीम के साथ 64 घटनाएँ।<ref name="Cundy" /> हालाँकि, न्यूट्रॉन पृष्ठभूमि का प्रश्न हेड्रोनिक घटनाओं की व्याख्या पर लटका हुआ था। समस्या को आवेशित वर्तमान घटनाओं का अध्ययन करके हल किया गया था, जिसमें एक संबद्ध न्यूट्रॉन इंटरैक्शन भी था, जो कि हैड्रोनिक घटना चयन को संतुष्ट करता था।<ref>{{cite conference |url=https://cds.cern.ch/record/417920?ln=en |title=न्यूट्रिनो भौतिकी|last1=Cundy |first1=Donald |date=1 July 1974 |publisher=CERN |pages=131–148 |location=London |conference=17th International Conference on High-energy Physics }}</ref> इस तरह से किसी के पास न्यूट्रॉन पृष्ठभूमि प्रवाह का मॉनिटर होता है। 19 जुलाई 1973 को गर्गमेले सहयोग ने सीईआरएन में एक सेमिनार में तटस्थ धाराओं की खोज प्रस्तुत की। | |||
गर्गमेले सहयोग ने लेप्टोनिक तटस्थ धाराओं की खोज की - एक इलेक्ट्रॉन के साथ न्यूट्रिनो की बातचीत से जुड़ी घटनाएं - और हैड्रोनिक तटस्थ धाराएं - जब एक न्यूट्रिनो एक न्यूक्लियॉन से बिखरा हुआ होता है तो घटनाएं होती हैं। यह खोज बहुत महत्वपूर्ण थी क्योंकि यह इलेक्ट्रोकेक सिद्धांत के समर्थन में थी, जो आज [[मानक मॉडल]] का एक स्तंभ है। इलेक्ट्रोवीक सिद्धांत का अंतिम प्रयोगात्मक प्रमाण 1983 में आया, जब [[UA1]] और [[UA2]] सहयोग ने W± और Z<sup>0</sup> बोसोन की खोज की। | |||
शुरुआत में गर्गमेले की पहली प्राथमिकता न्यूट्रिनो और एंटीन्यूट्रिनो क्रॉस-सेक्शन और [[संरचना कार्य|संरचना कार्यों]] को मापना था। इसकी वजह न्यूक्लियॉन के [[क्वार्क मॉडल]] का परीक्षण करना था। सबसे पहले न्यूट्रिनो और एंटीन्यूट्रिनो क्रॉस-सेक्शन को ऊर्जा के साथ रैखिक दिखाया गया था, जो कि न्यूक्लियॉन में बिंदु-समान घटकों के बिखरने की अपेक्षा करता है। न्यूट्रीनो और एंटीन्यूट्रीनो संरचना समाहित करने ने न्यूक्लीयन में क्वार्क की वास्तविक संख्या को निर्धारित करने की अनुमति दी, और यह 3 के साथ अच्छी सहमति में था। साथ ही, संयुक्त रूप से न्यूट्रीनो परिणामों को संयुक्त रूप से संयुक्त रूप से संयुक्त रूप से तुलना करना, संयुक्त रूप से न्यूट्रीनो परिणामों को अमेरिका के [[स्टैनफोर्ड रैखिक त्वरक केंद्र|स्टैनफोर्ड लीनियर एक्सेलरेटर सेंटर]] (एसएलएसी) के परिणामों के साथ करना, '''इस्तेमाल''' करके इलेक्ट्रॉन बीम, किसी ने पाया कि क्वार्क्स में आंशिक चार्ज हैं, और इन चार्जों के मौद्रिक मूल्यों की प्रमाणिक प्रमाणिकता: +{{Frac|2|3}}[[प्राथमिक प्रभार|e]], -{{Frac|1|3}}e। परिणामों को 1975 में प्रकाशित किया गया, जो क्वार्क्स के अस्तित्व के लिए आवश्यक साक्षात्कार प्रदान करने वाले महत्वपूर्ण साक्षात्कार थे।<ref>{{cite journal|last1=Deden|first1=H.|display-authors=etal|title=न्यूक्लियंस पर न्यूट्रिनो और एंटीन्यूट्रिनो की चार्ज-चेंजिंग इंटरैक्शन में संरचना कार्यों और योग नियमों का प्रायोगिक अध्ययन|journal=Nuclear Physics B|date=27 January 1975|volume=85|issue=2|pages=269–288|doi=10.1016/0550-3213(75)90008-5|url=http://ac.els-cdn.com/0550321375900085/1-s2.0-0550321375900085-main.pdf?_tid=bbbc4908-83f6-11e7-bd02-00000aab0f6c&acdnat=1503048319_d18993c02bc0e99c8611fe420d91fce0|access-date=18 August 2017|bibcode=1975NuPhB..85..269D}}</ref> | |||
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Revision as of 14:27, 1 December 2023
गर्गमेले 1970 और 1979 के बीच सीईआरएन में काम करने वाला एक भारी तरल बुलबुला कक्ष डिटेक्टर था। गर्गमेले एक भारी द्रव बुलब चैम्बर डिटेक्टर था जो 1970 से 1979 तक CERN में संचालन में था। इसका निर्माण न्युट्रीनो और एंटीन्यूट्रीनो की पहचान करने के लिए किया गया था, जो 1970 से 1976 के बीच प्रोटॉन सिंक्रोट्रॉन (PS) से निर्मित होते थे, इसके बाद डिटेक्टर को सुपर प्रोटोन सिंक्रोट्रॉन (SPS) में स्थानांतरित किया गया।[1] 1979 में एक अनुकरणीय दरार बुलब चैम्बर में पाई गई, और डिटेक्टर को समर्पित कर दिया गया। यह वर्तमान में CERN के "माइक्रोकॉसम" प्रदर्शन में शामिल है, जिसे सार्वजनिक के लिए खोला गया है।
गारगामेले उस प्रयोग के लिए प्रसिद्ध है जिसमें तटस्थ धाराओं की खोज की गई थी। जुलाई 1973 में पाया गया, तटस्थ धाराएँ Z0 बोसॉन के अस्तित्व का पहला प्रायोगिक संकेत था, और इस परिणामस्वरूप विद्युतक्षैत्र सिद्धांत के सत्यापन की ओर महत्वपूर्ण कदम बढ़ाया।
गर्गमेले स्वयं बुलबुला कक्ष डिटेक्टर, या उच्च-ऊर्जा भौतिकी प्रयोग दोनों को एक ही नाम से संदर्भित कर सकता है। यह नाम फ्रांकोइस रबेलैस के 16वीं सदी के उपन्यास द लाइफ ऑफ गर्गेंटुआ एंड ऑफ पेंटाग्रुएल से लिया गया है, जिसमें विशाल गर्गमेल गर्गेंटुआ की मां है।[1]
पृष्ठभूमि
1960 के दशक में अलग-अलग कार्यों की एक श्रृंखला में शेल्डन ग्लासो, स्टीवन वेनबर्ग, और अब्दुस सलाम एक सिद्धांत लेकर आए, जो प्राथमिक कणों के बीच विद्युत चुम्बकीय और कमजोर संपर्क को एकीकृत करता है - इलेक्ट्रोवीक सिद्धांत - जिसके लिए उन्हें भौतिकी में 1979 का नोबेल पुरस्कार साझा किया गया।[2] उनके सिद्धांत ने कमजोर बल के प्रचारक के रूप में W± और Z0 बोसॉन के अस्तित्व की भविष्यवाणी की थी। W± बोसॉन में विद्युत आवेश होता है, या तो धनात्मक (W+) या ऋणात्मक (W−), Z0 पर, हालांकि, कोई आवेश नहीं होता है। Z0 बोसन की विनिमय से पुल्लिंग गति, स्पिन, और ऊर्जा होती है, लेकिन कण के क्वांटम संख्याओं - चार्ज, फ्लेवर, बैरियन नंबर, लेप्टान संख्या, आदि - पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता। क्योंकि इलेक्ट्रिक चार्ज का कोई स्थानांतरण नहीं होता, Z0 की विनिमय को "न्यूट्रल करंट" कहा जाता है। न्यूट्रल करंट्स इलेक्ट्रोवीक सिद्धांत की एक पूर्वानुमान थीं।
1960 में, मेल्विन श्वार्ट्ज ने एक ऊर्जावान न्यूट्रीनो बीम उत्पन्न करने का एक विधि प्रस्तुत की।[3] इस तरह की एक बीम का उपयोग फिर 1962 में श्वार्ट्स और अन्यों ने ब्रुकहेवन में एक प्रयोग में किया, जिसने दिखाया कि विभिन्न प्रकार के न्यूट्रीनो होते हैं: म्यूऑन न्यूट्रिनो और इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो। इस खोज के लिए श्वार्ट्ज को 1988 में भौतिकी का नोबेल पुरस्कार मिला।[4] श्वार्टज़ के विचार से पहले कमजोर अंतःक्रियाओं का अध्ययन केवल प्राथमिक कणों, विशेषकर अजीब कणों के क्षय में किया गया था। इन नए न्यूट्रिनो बीमों के उपयोग से कमजोर अंतःक्रिया के अध्ययन के लिए उपलब्ध ऊर्जा में काफी वृद्धि हुई है। गार्गामेल उन पहले प्रयोगों में से एक था जिसमें न्यूट्रिनो बीम का उपयोग किया गया था, जो पीएस से प्रोटॉन बीम के साथ उत्पन्न हुआ था।
बुलबुला कक्ष बस एक कंटेनर है जो अत्यधिक गरम तरल से भरा होता है। कक्ष के माध्यम से यात्रा करने वाला एक आवेशित कण एक आयनीकरण ट्रैक छोड़ देगा, जिसके चारों ओर तरल वाष्पीकृत हो जाता है, जिससे सूक्ष्म बुलबुले बनते हैं। पूरा चैम्बर एक निरंतर चुंबकीय क्षेत्र के अधीन है, जिससे आवेशित कणों के ट्रैक वक्र हो जाते हैं। वक्रता की त्रिज्या कण की गति के समानुपाती होती है। पटरियों की तस्वीरें खींची जाती हैं, और पटरियों का अध्ययन करके कोई भी पता लगाए गए कणों के गुणों के बारे में जान सकता है। गार्गामेल बुलबुला कक्ष से होकर गुजरने वाली न्यूट्रिनो किरण ने डिटेक्टर में कोई ट्रैक नहीं छोड़ा, क्योंकि न्यूट्रिनो पर कोई चार्ज नहीं होता है। इसलिए, पदार्थ के घटकों के साथ न्यूट्रिनो की परस्पर क्रिया से उत्पन्न कणों का अवलोकन करके, न्यूट्रिनो के साथ परस्पर क्रिया का पता लगाया गया। न्यूट्रिनो में बहुत छोटे क्रॉस सेक्शन होते हैं, अर्थात, परस्पर क्रिया की संभावना बहुत कम होती है। जबकि बुलबुला कक्ष आम तौर पर तरल हाइड्रोजन से भरे होते हैं, गार्गामेल एक भारी तरल - सीबीआरएफ 3 (फ़्रीऑन) से भरा होता है - जिससे न्यूट्रिनो इंटरैक्शन देखने की संभावना बढ़ जाती है।[1]
संकल्पना एवं निर्माण
60 के दशक में न्यूट्रिनो भौतिकी का क्षेत्र तेज़ी से विस्तार में था। बुलबुला कक्षों का उपयोग करने वाले न्यूट्रिनो प्रयोग पहले से ही सीईआरएन, पीएस में पहले सिंक्रोटॉन पर चल रहे थे, और बुलबुला कक्षों की अगली पीढ़ी का सवाल कुछ समय से एजेंडे में था। पेरिस में इकोले पॉलिटेक्निक के एक प्रतिष्ठित भौतिक विज्ञानी आंद्रे लैगरिग और उनके कुछ सहयोगियों ने 10 फरवरी 1964 को पहली प्रकाशित रिपोर्ट लिखी, जिसमें सीईआरएन की देखरेख में एक भारी तरल कक्ष के निर्माण का प्रस्ताव रखा गया था।[5] उन्होंने सात प्रयोगशालाओं से मिलकर एक सहयोग बनाया: एकॉल पॉलिटेक्निक पेरिस, आरडब्ल्यूटीएच आचेन, यूएलबी ब्रक्सेल्स, इस्टिट्यूटो डी फिसिका डेल यूनिवर्सिटा डी मिलानो, एलएएल ऑरसे, यूनिवर्सिटी कॉलेज लंदन और CERN।[6] समूह ने 1968 में मिलान में मिलकर प्रयोग के लिए भौतिकी प्राथमिकताएं सूचीबद्ध कीं: आज Gargamelle न्यूट्रल करंट्स की खोज के लिए प्रसिद्ध है, लेकिन भौतिकी कार्यक्रम की तैयारी के दौरान इस विषय पर तो बातचीत ही नहीं हुई थी, और अंतिम प्रस्ताव में इसे प्राथमिकता में पाँचवां स्थान पर रखा गया है।[7] उस समय इलेक्ट्रोवीक सिद्धांत के आसपास सामंजस्य नहीं था, जिससे प्राथमिकताओं की सूची को समझाया जा सकता है। इसके अलावा, पहले ही विद्युत करंट्स की खोज के लिए पिछले प्रयोगों में, न्यूट्रल केओन के दो चार्ज्ड लेपटोन में विघटन में, बहुत छोटी सी सीमाएं मापी गई थीं, लगभग 10^(-7)।
1966 में बजट संकट के कारण प्रयोग को मंजूरी नहीं मिली, जो कि उम्मीद के खिलाफ था। CERN के निदेशक महाशय विक्टर वाइसकॉपफ और वैज्ञानिक निदेशक बर्नार्ड ग्रेगोरी, ने निर्णय लिया कि वे खुद ही पैसा का प्रतिबद्ध होंगे, जिसमें आखिरी ने CERN को 1966 के लिए देय राशि को कवर करने के लिए एक कर्ज प्रदान किया।[5] अंतिम समझौता 2 दिसंबर 1965 को हस्ताक्षर किया गया, जिससे यह CERN के इतिहास में पहली बार हुआ कि सार्वजनिक पर्यावरण से मुकरा जाए और निदेशक महाशय के कार्यक्षेत्र का उपयोग करके स्वीकृत नहीं किया गया हो।
गर्गमेले कक्ष का निर्माण पूरी तरह से सैकले में किया गया था। हालाँकि निर्माण में लगभग दो साल की देरी हुई, अंततः इसे दिसंबर 1970 में CERN में इकट्ठा किया गया, और पहला महत्वपूर्ण कार्य मार्च 1971 में हुआ।[5]
प्रायोगिक सेटअप
चैम्बर
गर्गमेले 4.8 मीटर लंबा और 2 मीटर व्यास का था, और इसमें 12 घन मीटर भारी तरल फ़्रीऑन था। आवेशित कणों की पटरियों को मोड़ने के लिए, गर्गमेले को 2 टेस्ला क्षेत्र प्रदान करने वाले चुंबक से घिरा हुआ था। चुम्बक की कुंडलियाँ पानी के साथ ठंडा किये गये तांबे से बनी होती थीं और गर्गमेले के आयताकार आकार का अनुसरण करती थीं। तरल को पर्याप्त तापमान पर बनाए रखने के लिए, तापमान को नियंत्रित करने के लिए, चैम्बर बॉडी के चारों ओर कई पानी की नलियाँ होती हैं। पूरे इंस्टालेशन का वजन 1000 टन से अधिक था।
किसी कार्यक्रम की रिकॉर्डिंग करते समय, कक्ष को रोशन किया गया और फोटो खींचे गए। रोशनी प्रणाली ने प्रकाश उत्सर्जित किया जो बुलबुले द्वारा 90 डिग्री पर बिखरा हुआ था, और प्रकाशिकी में भेजा गया था। प्रकाश स्रोत में चैम्बर बॉडी के सिरों पर और सिलेंडर के आधे से अधिक हिस्से पर स्थित 21 बिंदु फ्लैश शामिल थे।[8] ऑप्टिक्स सिलेंडर के विपरीत आधे हिस्से में स्थित थे, चैम्बर अक्ष के समानांतर दो पंक्तियों में वितरित, प्रत्येक पंक्ति में चार ऑप्टिक्स थे। उद्देश्य 90° कोणीय क्षेत्र के साथ लेंसों की एक असेंबली द्वारा बनाया गया था, जिसके बाद एक अपसारी लेंस लगाया गया था जो क्षेत्र को 110° तक बढ़ाता है।
न्यूट्रिनो किरण
गार्गामेल को न्यूट्रिनो और एंटीन्यूट्रिनो का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किया गया था। न्यूट्रिनो और एंटीन्यूट्रिनो का स्रोत पीएस से 26 GeV की ऊर्जा पर एक प्रोटॉन बीम था। प्रोटॉन को एक चुंबक द्वारा निकाला गया और फिर चतुर्भुज और द्विध्रुव चुंबकों की एक उपयुक्त श्रृंखला के माध्यम से निर्देशित किया गया, जिससे लक्ष्य पर किरण को समायोजित करने के लिए स्थिति और अभिविन्यास में स्वतंत्रता की आवश्यक डिग्री प्रदान की गई। लक्ष्य बेरिलियम का एक सिलेंडर था, जो 90 सेमी लंबा और 5 मिमी व्यास वाला था।[8] लक्ष्य सामग्री को इसलिए चुना गया ताकि टकराव में उत्पन्न होने वाले हैड्रॉन मुख्य रूप से पियोन और काओन हों, जो दोनों न्यूट्रिनो में क्षय हो जाते हैं। उत्पादित पियोन और काओन में विभिन्न प्रकार के कोण और ऊर्जाएं होती हैं, और परिणामस्वरूप उनके क्षय उत्पाद में भी भारी गति फैलती है। चूँकि न्यूट्रिनो पर कोई आवेश नहीं होता है, इसलिए उन्हें विद्युत या चुंबकीय क्षेत्र से केंद्रित नहीं किया जा सकता है। इसके बजाय, नोबेल पुरस्कार विजेता साइमन वैन डेर मीर द्वारा आविष्कार किए गए चुंबकीय हॉर्न का उपयोग करके द्वितीयक कणों पर ध्यान केंद्रित किया जाता है। हॉर्न के आकार और चुंबकीय क्षेत्र की मजबूती को समायोजित किया जा सकता है ताकि सर्वश्रेष्ठ ध्यान केंद्रित करने वाले कणों की एक श्रेणी का चयन किया जा सके, जिससे काओं और पाओं का विघटन होने पर चयनित ऊर्जा की एक श्रेणी के साथ एक ध्यान केंद्रित न्यूट्रीनो बीम प्राप्त हो। हॉर्न के माध्यम से धारा को उलट करके, एक एंटीन्यूट्रीनो बीम उत्पन्न किया जा सकता है। गारगामेल एक न्यूट्रीनो और एक एंटीन्यूट्रीनो बीम में सुस्ताधिक से चलता था। वान डेर मीयर की आविष्कार ने न्यूट्रीनो फ्लक्स को 20 गुणा बढ़ा दिया। न्यूट्रीनो बीम की ऊर्जा 1 और 10 GeV के बीच थी।
ध्यान केंद्रित करने के बाद, पियोन और काओन को 70 मीटर लंबी सुरंग के माध्यम से निर्देशित किया गया, जिससे वे सड़ने लगे। पियोन और काओन जो सड़ते नहीं थे, सुरंग के अंत में एक ढाल से टकराए और अवशोषित हो गए। क्षय होने पर, पियोन और काओन आम तौर पर π→μ + ν और K→μ + ν में क्षय होते हैं, जिसका अर्थ है कि न्यूट्रिनो का प्रवाह म्यूऑन के प्रवाह के समानुपाती होगा। चूंकि म्यूऑन को हैड्रोन के रूप में अवशोषित नहीं किया गया था, इसलिए लंबे परिरक्षण में विद्युत चुम्बकीय धीमी प्रक्रिया द्वारा चार्ज म्यूऑन के प्रवाह को रोक दिया गया था। न्यूट्रिनो प्रवाह को परिरक्षण में विभिन्न गहराई पर रखे गए सिलिकियम-गोल्ड डिटेक्टरों के छह विमानों के माध्यम से संबंधित म्यूऑन प्रवाह के माध्यम से मापा गया था।[8]
1971-1976 के वर्षों के दौरान तीव्रता में बड़े सुधार कारक प्राप्त हुए, पहला पीएस के लिए एक नए इंजेक्टर के साथ - प्रोटॉन सिंक्रोट्रॉन बूस्टर - और दूसरा बीम ऑप्टिक्स के सावधानीपूर्वक अध्ययन से।
परिणाम और खोजें
गार्गामेले की पहली मुख्य खोज न्युक्लियोन से म्यूऑन-न्यूट्रिनो और एंटीन्यूट्रिनो के कठोर-प्रकीर्णन के साक्ष्य की खोज करना था। प्राथमिकताएँ मार्च 1972 में बदल गईं, जब हैड्रोनिक न्यूट्रल करंट के अस्तित्व के पहले संकेत स्पष्ट हो गए।[9] इसके बाद तटस्थ मौजूदा उम्मीदवारों की तलाश में दोतरफा हमला करने का निर्णय लिया गया। एक लाइन लेपटोनिक घटनाओं की खोज करेगी - इसमें इलेक्ट्रॉन के साथ संवेपन होता है, उदाहरण के लिए
ν
μ +
e−
→
ν
μ +
e−
या
ν
μ +
e−
→
ν
μ +
e−
। दूसरी लाइन हैड्रोनिक घटनाओं की खोज करेगी - जिसमें हैड्रॉन से फैले हुए एक न्यूट्रीनो होता है, उदाहरण के लिए
ν
+
p
→
ν
+
p
,
ν
+
n
→
ν
+
p
+
π−
या
p
→
ν
+
n
+
π+
, साथ ही कई हैड्रॉन्स के साथ घटित घटनाएँ। लेपटोनिक घटनाएँ छोटे क्रॉस-सेक्शन्स होते हैं, लेकिन संबंधित छोटे पृष्ठभूमि होती है। हैड्रोनिक घटनाएँ बड़ी पृष्ठभूमि होती हैं, जिनमें न्यूट्रीनो परिच्छिन्न होते हैं (उदाहरण के लिए, 22), और कई हैड्रॉन्स के साथ घटित घटनाएँ। लेपटोनिक घटनाएँ छोटे क्रॉस-सेक्शन्स होते हैं, लेकिन उससे मेल खाती हैं छोटी पृष्ठभूमि के साथ। हैड्रोनिक घटनाएँ बड़ी पृष्ठभूमि होती हैं, ज्यादातर इसका कारण है कि जब न्यूट्रीनो कमरे के आस-पास सामग्री में परिच्छेदित होते हैं, तो इससे न्यूट्रॉन उत्पन्न होते हैं। न्यूट्रॉन्स, जो किसी भी आवेग के बिना होते हैं, बबल चैम्बर में पहचाने में नहीं आएंगे, और उनके परिच्छेदन की पहचान न्यूट्रल करंट्स घटनाओं की नकल करेगी। न्यूट्रॉन पृष्ठभूमि को कम करने के लिए हैड्रोनिक घटनाओं की ऊर्जा 1 GeV से अधिक होनी चाहिए।
लेप्टोनिक घटना का पहला उदाहरण दिसंबर 1972 में आचेन के एक स्नातक छात्र द्वारा गार्गामेल में पाया गया था। मार्च 1973 तक 166 हैड्रोनिक घटनाएँ पाई गईं, न्यूट्रिनो बीम के साथ 102 घटनाएँ और एंटीन्यूट्रिनो बीम के साथ 64 घटनाएँ।[9] हालाँकि, न्यूट्रॉन पृष्ठभूमि का प्रश्न हेड्रोनिक घटनाओं की व्याख्या पर लटका हुआ था। समस्या को आवेशित वर्तमान घटनाओं का अध्ययन करके हल किया गया था, जिसमें एक संबद्ध न्यूट्रॉन इंटरैक्शन भी था, जो कि हैड्रोनिक घटना चयन को संतुष्ट करता था।[10] इस तरह से किसी के पास न्यूट्रॉन पृष्ठभूमि प्रवाह का मॉनिटर होता है। 19 जुलाई 1973 को गर्गमेले सहयोग ने सीईआरएन में एक सेमिनार में तटस्थ धाराओं की खोज प्रस्तुत की।
गर्गमेले सहयोग ने लेप्टोनिक तटस्थ धाराओं की खोज की - एक इलेक्ट्रॉन के साथ न्यूट्रिनो की बातचीत से जुड़ी घटनाएं - और हैड्रोनिक तटस्थ धाराएं - जब एक न्यूट्रिनो एक न्यूक्लियॉन से बिखरा हुआ होता है तो घटनाएं होती हैं। यह खोज बहुत महत्वपूर्ण थी क्योंकि यह इलेक्ट्रोकेक सिद्धांत के समर्थन में थी, जो आज मानक मॉडल का एक स्तंभ है। इलेक्ट्रोवीक सिद्धांत का अंतिम प्रयोगात्मक प्रमाण 1983 में आया, जब UA1 और UA2 सहयोग ने W± और Z0 बोसोन की खोज की।
शुरुआत में गर्गमेले की पहली प्राथमिकता न्यूट्रिनो और एंटीन्यूट्रिनो क्रॉस-सेक्शन और संरचना कार्यों को मापना था। इसकी वजह न्यूक्लियॉन के क्वार्क मॉडल का परीक्षण करना था। सबसे पहले न्यूट्रिनो और एंटीन्यूट्रिनो क्रॉस-सेक्शन को ऊर्जा के साथ रैखिक दिखाया गया था, जो कि न्यूक्लियॉन में बिंदु-समान घटकों के बिखरने की अपेक्षा करता है। न्यूट्रीनो और एंटीन्यूट्रीनो संरचना समाहित करने ने न्यूक्लीयन में क्वार्क की वास्तविक संख्या को निर्धारित करने की अनुमति दी, और यह 3 के साथ अच्छी सहमति में था। साथ ही, संयुक्त रूप से न्यूट्रीनो परिणामों को संयुक्त रूप से संयुक्त रूप से संयुक्त रूप से तुलना करना, संयुक्त रूप से न्यूट्रीनो परिणामों को अमेरिका के स्टैनफोर्ड लीनियर एक्सेलरेटर सेंटर (एसएलएसी) के परिणामों के साथ करना, इस्तेमाल करके इलेक्ट्रॉन बीम, किसी ने पाया कि क्वार्क्स में आंशिक चार्ज हैं, और इन चार्जों के मौद्रिक मूल्यों की प्रमाणिक प्रमाणिकता: +2⁄3e, -1⁄3e। परिणामों को 1975 में प्रकाशित किया गया, जो क्वार्क्स के अस्तित्व के लिए आवश्यक साक्षात्कार प्रदान करने वाले महत्वपूर्ण साक्षात्कार थे।[11]
यह भी देखें
- प्रोटॉन सिंक्रोट्रॉन
- यूए1 प्रयोग
- UA2 प्रयोग
- डब्ल्यू और जेड बोसोन
- बुलबुला कक्ष
संदर्भ
- ↑ 1.0 1.1 1.2 "गर्गमेल". CERN. Retrieved 12 August 2017.
- ↑ "The Nobel Prize in Physics 1979". Nobelprize.org. 15 October 1979. Retrieved 28 July 2017.
- ↑ Schwartz, M. (15 March 1960). "कमजोर अंतःक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए उच्च-ऊर्जा न्यूट्रिनो का उपयोग करने की व्यवहार्यता". Physical Review Letters. 4 (6): 306–307. Bibcode:1960PhRvL...4..306S. doi:10.1103/PhysRevLett.4.306.
- ↑ "Nobel Prize in Physics 1988: Press Release". Nobelprize.org. Retrieved 16 August 2017.
- ↑ 5.0 5.1 5.2 Pestre, Dominique (1996). गर्गमेले और बीईबीसी। यूरोप के अंतिम दो विशाल बबल चैंबर कैसे चुने गए. Amsterdam: North-Holland. pp. 39–97.
- ↑ Haidt, Dieter (2015). "The Discovery of Weak Neutral Currents". In Schopper, Herwig; Di Lella, Luigi (eds.). 60 Years of CERN Experiments and Discoveries. Singapore: World Scientific. pp. 165–185. Retrieved 12 August 2017.
- ↑ "गर्गमेले में न्यूट्रिनो प्रयोग का प्रस्ताव". 16 March 1970. CERN-TCC-70-12. Retrieved 12 August 2017.
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: Cite journal requires|journal=
(help) - ↑ 8.0 8.1 8.2 Musset, P.; Vialle, J.P. (1978). "Neutrino Physics with Gargamelle". In Jacob, M. (ed.). गेज सिद्धांत और न्यूट्रिनो भौतिकी. Amsterdam: North-Holland Publishing. pp. 295–425.
- ↑ 9.0 9.1 Cundy, Donald; Christine, Sutton (25 August 2009). "Gargamelle: the tale of a giant discovery". CERN Courier. CERN. Retrieved 15 August 2017.
- ↑ Cundy, Donald (1 July 1974). न्यूट्रिनो भौतिकी. 17th International Conference on High-energy Physics. London: CERN. pp. 131–148.
- ↑ Deden, H.; et al. (27 January 1975). "न्यूक्लियंस पर न्यूट्रिनो और एंटीन्यूट्रिनो की चार्ज-चेंजिंग इंटरैक्शन में संरचना कार्यों और योग नियमों का प्रायोगिक अध्ययन" (PDF). Nuclear Physics B. 85 (2): 269–288. Bibcode:1975NuPhB..85..269D. doi:10.1016/0550-3213(75)90008-5. Retrieved 18 August 2017.
अग्रिम पठन
बाहरी संबंध
- Gargamelle experiment record on INSPIRE-HEP