एस्ट्रोपार्टिकल भौतिकी: Difference between revisions

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''वैज्ञानिक पत्रिका के लिए, खगोलकण भौतिकी (पत्रिका) देखें।''
 
'''खगोलकण भौतिकी''', जिसे कण खगोल भौतिकी भी कहा जाता है, कण भौतिकी की एक शाखा है जो खगोलीय मूल के प्राथमिक कणों और खगोल भौतिकी और ब्रह्मांड विज्ञान से उनके संबंध का अध्ययन करती है। यह कण भौतिकी, खगोल विज्ञान, खगोल भौतिकी, संसूचक भौतिकी, सापेक्षता, ठोस अवस्था भौतिकी और ब्रह्माण्ड विज्ञान के प्रतिच्छेदन पर आविर्भावी हो रहे अनुसंधान का एक अपेक्षाकृत नया क्षेत्र है। आंशिक रूप से न्यूट्रिनो दोलन की खोज से प्रेरित होकर, 2000 के दशक के प्रारंभ से, इस क्षेत्र में सैद्धांतिक और प्रयोगात्मक दोनों तरह से तेजी से विकास हुआ है।<ref>{{cite book|title=कण और खगोल कण भौतिकी का परिचय (मल्टीमैसेंजर खगोल विज्ञान और इसकी कण भौतिकी नींव)|first1=Alessandro |last1=De Angelis |first2=Mario |last2=Pimenta |year=2018|publisher=Springer|isbn=978-3-319-78181-5|doi=10.1007/978-3-319-78181-5}}</ref>


एस्ट्रोपार्टिकल भौतिकी, जिसे कण [[[[खगोल]] भौतिकी]] भी कहा जाता है, [[कण भौतिकी]] की एक शाखा है जो खगोलीय मूल के प्राथमिक कणों और खगोल भौतिकी और [[ब्रह्मांड विज्ञान]] से उनके संबंध का अध्ययन करती है। यह कण भौतिकी, खगोल विज्ञान, खगोल भौतिकी, [[कण डिटेक्टर]], [[सापेक्षता के सिद्धांत]], ठोस अवस्था भौतिकी और ब्रह्माण्ड विज्ञान के चौराहे पर उभर रहे अनुसंधान का एक अपेक्षाकृत नया क्षेत्र है। आंशिक रूप से [[न्यूट्रिनो दोलन]] की खोज से प्रेरित होकर, 2000 के दशक की शुरुआत से, सैद्धांतिक और प्रयोगात्मक रूप से, इस क्षेत्र में तेजी से विकास हुआ है।<ref>{{cite book|title=कण और खगोल कण भौतिकी का परिचय (मल्टीमैसेंजर खगोल विज्ञान और इसकी कण भौतिकी नींव)|first1=Alessandro |last1=De Angelis |first2=Mario |last2=Pimenta |year=2018|publisher=Springer|isbn=978-3-319-78181-5|doi=10.1007/978-3-319-78181-5}}</ref>




== इतिहास ==
== इतिहास ==
एस्ट्रोपार्टिकल भौतिकी का क्षेत्र ऑप्टिकल एस्ट्रोनॉमी से विकसित हुआ है। डिटेक्टर तकनीक के विकास के साथ अधिक परिपक्व खगोल भौतिकी आई, जिसमें [[यांत्रिकी]], विद्युतगतिकी, [[ऊष्मप्रवैगिकी]], [[प्लाज्मा भौतिकी]], [[परमाणु भौतिकी]], सापेक्षता और कण भौतिकी जैसे कई भौतिकी उपविषय शामिल थे। कण भौतिकविदों ने अंतरिक्ष में पाए जाने वाले तुलनीय ऊर्जा वाले कणों के उत्पादन में कठिनाई के कारण खगोल भौतिकी को आवश्यक पाया। उदाहरण के लिए, कॉस्मिक किरण स्पेक्ट्रम में 10 से अधिक ऊर्जा वाले कण होते हैं<sup>20</sup> [[ इलेक्ट्रॉन वोल्ट ]], जहां ~10 की ऊर्जा पर [[लार्ज हैड्रान कोलाइडर]] में एक प्रोटॉन-प्रोटॉन टक्कर होती है<sup>12</sup> ईवी.
खगोलकण भौतिकी का क्षेत्र प्रकाशीय खगोल-विज्ञान से विकसित हुआ है। संसूचक तकनीक के विकास के साथ अधिक विकसित खगोल भौतिकी आई, जिसमें यांत्रिकी, विद्युतगतिकी, ऊष्मप्रवैगिकी, प्लाज्मा भौतिकी, परमाणु भौतिकी, सापेक्षता और कण भौतिकी जैसे कई भौतिकी उपविषय सम्मिलित थे। कण भौतिकविदों ने अंतरिक्ष में पाए जाने वाले तुलनीय ऊर्जा वाले कणों के उत्पादन में कठिनाई के कारण खगोल भौतिकी को आवश्यक पाया। उदाहरण के लिए, ब्रह्मांडीय किरण स्पेक्ट्रम में 10<sup>20</sup> eV जितनी उच्च ऊर्जा वाले कण होते हैं, जहां बड़े हैड्रॉन कोलाइडर में एक प्रोटॉन-प्रोटॉन संघट्टन ~10<sup>20</sup> eV की ऊर्जा पर होती है।


कहा जा सकता है कि यह क्षेत्र 1910 में शुरू हुआ था, जब [[थिओडोर वुल्फ]] नाम के एक जर्मन भौतिक विज्ञानी ने [[एफिल टॉवर]] के नीचे और ऊपर हवा में गामा विकिरण के एक संकेतक, [[आयनीकरण]] को मापा था। उन्होंने पाया कि यदि इस विकिरण के लिए केवल स्थलीय स्रोतों को जिम्मेदार ठहराया जाता है तो अपेक्षा से कहीं अधिक आयनीकरण शीर्ष पर था।<ref name=Lon1981>{{cite book |last=Longair |first=M. S. |year=1981 |title=उच्च ऊर्जा खगोल भौतिकी|pages=11 |publisher=[[Cambridge University Press]] |location=Cambridge, UK |isbn=978-0-521-23513-6}}</ref>
कहा जा सकता है कि यह क्षेत्र 1910 में प्रारंभ हुआ था, जब थिओडोर वुल्फ नाम के एक जर्मन भौतिक विज्ञानी ने एफिल टॉवर के नीचे और ऊपर वायु में गामा विकिरण के एक संकेतक, आयनीकरण को मापा था। उन्होंने पाया कि यदि इस विकिरण के लिए केवल स्थलीय स्रोतों को अधीन किया जाता है तो अपेक्षा से कहीं अधिक आयनीकरण शीर्ष पर होगी।<ref name=Lon1981>{{cite book |last=Longair |first=M. S. |year=1981 |title=उच्च ऊर्जा खगोल भौतिकी|pages=11 |publisher=[[Cambridge University Press]] |location=Cambridge, UK |isbn=978-0-521-23513-6}}</ref>
ऑस्ट्रियाई भौतिक विज्ञानी [[विक्टर फ्रांसिस हेस]] ने परिकल्पना की थी कि कुछ आयनीकरण आकाश से विकिरण के कारण हुआ था। इस परिकल्पना का बचाव करने के लिए, हेस ने उच्च ऊंचाई पर संचालन करने में सक्षम उपकरणों को डिजाइन किया और 5.3 किमी की ऊंचाई तक आयनीकरण पर अवलोकन किया। 1911 से 1913 तक, हेस ने आयनीकरण स्तरों को सावधानीपूर्वक मापने के लिए दस उड़ानें भरीं। पूर्व गणनाओं के माध्यम से, यदि स्थलीय स्रोत विकिरण का एकमात्र कारण थे, तो उन्हें 500 मीटर की ऊंचाई से ऊपर कोई आयनीकरण होने की उम्मीद नहीं थी। हालांकि, उनके मापन से पता चला कि यद्यपि आयनीकरण का स्तर शुरू में ऊंचाई के साथ कम हो गया था, लेकिन वे किसी बिंदु पर तेजी से बढ़ने लगे। अपनी उड़ानों के चरम पर, उन्होंने पाया कि आयनीकरण का स्तर सतह की तुलना में बहुत अधिक था। हेस तब यह निष्कर्ष निकालने में सक्षम थे कि बहुत उच्च मर्मज्ञ शक्ति का विकिरण ऊपर से हमारे वायुमंडल में प्रवेश करता है। इसके अलावा, हेस की उड़ानों में से एक सूर्य के लगभग पूर्ण ग्रहण के दौरान थी। चूंकि उन्होंने आयनीकरण स्तरों में गिरावट नहीं देखी, हेस ने तर्क दिया कि स्रोत को अंतरिक्ष में और दूर होना चाहिए। इस खोज के लिए, हेस उन लोगों में से एक थे जिन्हें 1936 में [[भौतिकी में नोबेल पुरस्कार]] से सम्मानित किया गया था। 1925 में, [[रॉबर्ट मिलिकन]] ने हेस के निष्कर्षों की पुष्टि की और बाद में 'ब्रह्मांडीय किरणें' शब्द गढ़ा।<ref>{{cite news
 
ऑस्ट्रियाई भौतिक विज्ञानी विक्टर फ्रांसिस हेस ने परिकल्पना की थी कि कुछ आयनीकरण आकाश से विकिरण के कारण हुआ था। इस परिकल्पना की सुरक्षा के लिए, हेस ने उच्च ऊंचाई पर काम करने में सक्षम उपकरणों को डिजाइन किया और 5.3 किमी की ऊंचाई तक आयनीकरण पर अवलोकन किया। 1911 से 1913 तक, हेस ने आयनीकरण स्तरों को सावधानीपूर्वक मापने के लिए दस उड़ानें भरीं। पूर्व गणनाओं के माध्यम से, यदि स्थलीय स्रोत विकिरण का एकमात्र कारण थे, तो उन्हें 500 मीटर की ऊंचाई से ऊपर कोई आयनीकरण होने की अपेक्षा नहीं थी। हालांकि, उनके मापन से पता चला कि यद्यपि आयनीकरण का स्तर प्रारंभ में ऊंचाई के साथ कम हो गया था, लेकिन वे किसी बिंदु पर तेजी से बढ़ने लगे। अपनी उड़ानों के अंतिम स्तर पर, उन्होंने पाया कि आयनीकरण का स्तर सतह की तुलना में बहुत अधिक था। हेस तब यह निष्कर्ष निकालने में सक्षम थे कि "बहुत उच्च मर्मज्ञ शक्ति का विकिरण ऊपर से हमारे वायुमंडल में प्रवेश करता है"। इसके अतिरिक्त, हेस की उड़ानों में से एक सूर्य के लगभग पूर्ण ग्रहण के समय थी। चूंकि उन्होंने आयनीकरण स्तरों में गिरावट नहीं देखी, हेस ने तर्क दिया कि स्रोत को अंतरिक्ष में और दूर होना चाहिए। इस खोज के लिए, हेस उन लोगों में से एक थे जिन्हें 1936 में भौतिकी में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था। 1925 में, रॉबर्ट मिलिकन ने हेस के निष्कर्षों की पुष्टि की और बाद में 'ब्रह्मांडीय किरणें' शब्द दिया था।<ref>{{cite news
  | title = April 17, 1912: Victor Hess's balloon flight during total eclipse to measure cosmic rays
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  | url = http://www.aps.org/publications/apsnews/201004/physicshistory.cfm
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  | access-date = 2013-09-18
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एस्ट्रोपार्टिकल भौतिकी के क्षेत्र की उत्पत्ति के बारे में जानकार कई भौतिक विज्ञानी हेस द्वारा ब्रह्मांडीय किरणों की इस 'खोज' को क्षेत्र के शुरुआती बिंदु के रूप में श्रेय देना पसंद करते हैं।<ref name="Cirkel-Bartelt ">{{cite journal |last1= Cirkel-Bartelt |first1=Vanessa |year= 2008|title= एस्ट्रोपार्टिकल फिजिक्स और उसके घटकों का इतिहास|journal= [[Living Reviews in Relativity]] |volume= 11|issue=2 |pages= 7|publisher= Max Planck Institute for Gravitational Physics |doi=  10.12942/lrr-2008-7|pmid=28179823 |pmc=5256108 |url= http://www.livingreviews.org/lrr-2008-2|access-date=23 January 2013|bibcode = 2008LRR....11....7F }}</ref>
 
खगोलकण भौतिकी के क्षेत्र की उत्पत्ति के बारे में जानकार कई भौतिक विज्ञानी हेस द्वारा ब्रह्मांडीय किरणों की इस 'खोज' को क्षेत्र के प्रारम्भिक बिंदु के रूप में श्रेय देना पसंद करते हैं।<ref name="Cirkel-Bartelt">{{cite journal |last1= Cirkel-Bartelt |first1=Vanessa |year= 2008|title= एस्ट्रोपार्टिकल फिजिक्स और उसके घटकों का इतिहास|journal= [[Living Reviews in Relativity]] |volume= 11|issue=2 |pages= 7|publisher= Max Planck Institute for Gravitational Physics |doi=  10.12942/lrr-2008-7|pmid=28179823 |pmc=5256108 |url= http://www.livingreviews.org/lrr-2008-2|access-date=23 January 2013|bibcode = 2008LRR....11....7F }}</ref>
 




== शोध के विषय ==
== शोध के विषय ==
हालांकि एस्ट्रोपार्टिकल भौतिकी के क्षेत्र के एक मानक 'पाठ्यपुस्तक' विवरण पर निर्णय लेना मुश्किल हो सकता है, क्षेत्र को अनुसंधान के विषयों द्वारा चित्रित किया जा सकता है जो सक्रिय रूप से अपनाए जा रहे हैं। जर्नल [[एस्ट्रोपार्टिकल फिजिक्स (जर्नल)]] उन पेपरों को स्वीकार करता है जो निम्नलिखित क्षेत्रों में नए विकास पर केंद्रित हैं:<ref>
हालांकि खगोलकण भौतिकी के क्षेत्र के एक मानक 'पाठ्यपुस्तक' विवरण पर निर्णय लेना मुश्किल हो सकता है, क्षेत्र को अनुसंधान के विषयों द्वारा चित्रित किया जा सकता है जो सक्रिय रूप से स्वीकृत किए जा रहे हैं। पत्रिका [[एस्ट्रोपार्टिकल फिजिक्स (जर्नल)|खगोलकण भौतिकी (पत्रिका)]] उन पत्रों को स्वीकार करता है जो निम्नलिखित क्षेत्रों में नए विकास पर केंद्रित हैं:<ref>
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* उच्च-ऊर्जा कॉस्मिक-रे भौतिकी और खगोल भौतिकी;
* उच्च-ऊर्जा ब्रह्मांडीय किरण भौतिकी और खगोल भौतिकी;
* कण ब्रह्मांड विज्ञान;
* कण ब्रह्मांड विज्ञान;
* कण खगोल भौतिकी;
* कण खगोल भौतिकी;
* संबंधित खगोल भौतिकी: [[सुपरनोवा]], [[सक्रिय गांगेय नाभिक]], ब्रह्मांडीय प्रचुरता, [[ गहरे द्रव्य ]] आदि;
* संबंधित खगोल भौतिकी: [[सुपरनोवा]], [[सक्रिय गांगेय नाभिक]], ब्रह्मांडीय अधिकता, [[ गहरे द्रव्य |काले द्रव्य]] आदि;
* उच्च-ऊर्जा, वीएचई और यूएचई गामा-रे खगोल विज्ञान;
* उच्च-ऊर्जा, वीएचई और यूएचई गामा-किरण खगोल विज्ञान;
* उच्च- और निम्न-ऊर्जा न्यूट्रिनो खगोल विज्ञान;
* उच्च- और निम्न-ऊर्जा न्यूट्रिनो खगोल विज्ञान;
* उपर्युक्त क्षेत्रों से संबंधित यंत्रीकरण और संसूचक विकास।
* उपर्युक्त क्षेत्रों से संबंधित यंत्रीकरण और संसूचक विकास।


=== खुले प्रश्न ===
=== खुले प्रश्न ===
क्षेत्र के भविष्य के लिए एक मुख्य कार्य केवल कार्य परिभाषाओं से परे खुद को पूरी तरह से परिभाषित करना और खुद को खगोल भौतिकी और अन्य संबंधित विषयों से स्पष्ट रूप से अलग करना है।<ref name="Cirkel-Bartelt " />
क्षेत्र के भविष्य के लिए एक मुख्य कार्य केवल कार्य परिभाषाओं से अधिक स्वयं को पूरी तरह से परिभाषित करना और स्वयं को खगोल भौतिकी और अन्य संबंधित विषयों से स्पष्ट रूप से अलग करना है।<ref name="Cirkel-Bartelt " />
 
खगोलकण भौतिकी के क्षेत्र की वर्तमान अनिर्णीत समस्याओं में काला पदार्थ और [[ काली ऊर्जा |काली ऊर्जा]] का लक्षण वर्णन सम्मिलित है। 1930 के दशक में आकाशगंगा और अन्य [[आकाशगंगा]]ओं में तारों के कक्षीय वेगों का अवलोकन, 1930 के दशक में [[वाल्टर बैड]] और [[फ़्रिट्ज़ ज़्विकी]] के साथ प्रारंभ हुआ, साथ ही गांगेय समूहों में आकाशगंगाओं के देखे गए वेगों को उनकी गतिशीलता के लिए आवश्यक दृश्य पदार्थ के ऊर्जा घनत्व से कहीं अधिक पाया गया। नब्बे के दशक के प्रारंभ से कुछ अनुवेषकों को अज्ञात काले पदार्थ के कुछ भागों को आंशिक रूप से समझाने के लिए पाया गया है, लेकिन वे पूर्ण स्पष्टीकरण देने के लिए पर्याप्त नहीं हैं। एक त्वरित ब्रह्मांड की खोज से पता चलता है कि अज्ञात काले पदार्थ का एक बड़ा भाग एक गतिशील निर्वात में काली ऊर्जा के रूप में संग्रहीत है।<ref name="Astroparticle Physics">{{cite book |last1=Grupen |first1=Claus |title=एस्ट्रोपार्टिकल भौतिकी|date=2005 |publisher=Springer |isbn=978-3-540-25312-9}}</ref>
 
खगोलकण भौतिकविदों के लिए एक और सवाल यह है कि आज ब्रह्मांड में प्रतिपदार्थ की तुलना में इतना अधिक पदार्थ क्यों है। [[बैरियोजेनेसिस]] उन काल्पनिक प्रक्रियाओं के लिए शब्द है जो प्रारंभिक ब्रह्मांड में असमान संख्या में बेरोन और बैरियन विरोधी का उत्पादन करते थे, यही कारण है कि ब्रह्मांड आज पदार्थ से बना है, न कि प्रतिपदार्थ से बना है।<ref name="Astroparticle Physics" />


एस्ट्रोपार्टिकल भौतिकी के क्षेत्र की वर्तमान अनसुलझी समस्याओं में डार्क मैटर और [[ काली ऊर्जा ]] का लक्षण वर्णन शामिल है। 1930 के दशक में मिल्की वे और अन्य [[आकाशगंगा]]ओं में तारों के कक्षीय वेगों का अवलोकन, 1930 के दशक में [[वाल्टर बैड]] और [[फ़्रिट्ज़ ज़्विकी]] के साथ शुरू हुआ, साथ ही गांगेय समूहों में आकाशगंगाओं के देखे गए वेगों को ध्यान में रखते हुए दृश्यमान पदार्थ के ऊर्जा घनत्व से कहीं अधिक गति मिली। उनकी गतिशीलता। नब्बे के दशक की शुरुआत से कुछ उम्मीदवारों को लापता डार्क मैटर के कुछ हिस्सों को आंशिक रूप से समझाने के लिए पाया गया है, लेकिन वे पूर्ण स्पष्टीकरण देने के लिए पर्याप्त नहीं हैं। एक त्वरित ब्रह्मांड की खोज से पता चलता है कि गायब डार्क मैटर का एक बड़ा हिस्सा एक गतिशील निर्वात में डार्क एनर्जी के रूप में संग्रहीत है।<ref name="Astroparticle Physics">{{cite book |last1=Grupen |first1=Claus |title=एस्ट्रोपार्टिकल भौतिकी|date=2005 |publisher=Springer |isbn=978-3-540-25312-9}}</ref>
एस्ट्रोपार्टिकल भौतिकविदों के लिए एक और सवाल यह है कि आज ब्रह्मांड में एंटीमैटर की तुलना में इतना अधिक पदार्थ क्यों है। [[बैरियोजेनेसिस]] उन काल्पनिक प्रक्रियाओं के लिए शब्द है जो प्रारंभिक ब्रह्मांड में असमान संख्या में बेरोन और एंटीबार्यॉन का उत्पादन करते थे, यही कारण है कि ब्रह्मांड आज पदार्थ से बना है, न कि एंटीमैटर से।<ref name="Astroparticle Physics"/>




== प्रायोगिक सुविधाएं ==
== प्रायोगिक सुविधाएं ==
इस क्षेत्र के तेजी से विकास ने नए प्रकार के बुनियादी ढांचे के डिजाइन को जन्म दिया है। भूमिगत प्रयोगशालाओं में या विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए टेलीस्कोप, एंटेना और उपग्रह प्रयोगों के साथ, एस्ट्रोपार्टिकल भौतिक विज्ञानी उच्चतम ऊर्जा पर न्यूट्रिनो, गामा किरणों और ब्रह्मांडीय किरणों सहित ब्रह्मांडीय कणों की एक विस्तृत श्रृंखला का निरीक्षण करने के लिए नई पहचान विधियों का उपयोग करते हैं। वे डार्क मैटर और गुरुत्वाकर्षण तरंगों की भी खोज कर रहे हैं। प्रायोगिक कण भौतिक विज्ञानी अपने स्थलीय त्वरक की तकनीक द्वारा सीमित हैं, जो प्रकृति में पाई जाने वाली ऊर्जा का केवल एक छोटा अंश उत्पन्न करने में सक्षम हैं।
इस क्षेत्र के तेजी से विकास ने नए प्रकार के मौलिक संरचना के डिजाइन को उत्पन्न करता है। भूमिगत प्रयोगशालाओं में या विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए दूरदर्शी, एंटेना और उपग्रह प्रयोगों के साथ, खगोलकण भौतिक विज्ञानी उच्चतम ऊर्जा पर न्यूट्रिनो, गामा किरणों और ब्रह्मांडीय किरणों सहित ब्रह्मांडीय कणों की एक विस्तृत श्रृंखला का निरीक्षण करने के लिए नई पहचान विधियों का उपयोग करते हैं। वे काले पदार्थ और गुरुत्वाकर्षण तरंगों की भी खोज कर रहे हैं। प्रायोगिक कण भौतिक विज्ञानी अपने स्थलीय त्वरक की तकनीक द्वारा सीमित हैं, जो प्रकृति में पाई जाने वाली ऊर्जा का केवल एक छोटा अंश उत्पन्न करने में सक्षम हैं।


एस्ट्रोपार्टिकल भौतिकी में शामिल सुविधाओं, प्रयोगों और प्रयोगशालाओं में शामिल हैं:
खगोलकण भौतिकी में सम्मिलित सुविधाओं, प्रयोगों और प्रयोगशालाओं में सम्मिलित हैं:
* [[बर्फ़ के छोटे टुकड़े]] ([[अंटार्कटिका]])। दुनिया का सबसे लंबा कण डिटेक्टर, दिसंबर 2010 में पूरा हुआ था। डिटेक्टर का उद्देश्य उच्च ऊर्जा न्यूट्रिनो की जांच करना, डार्क मैटर की खोज करना, सुपरनोवा विस्फोटों का निरीक्षण करना और चुंबकीय मोनोपोल जैसे विदेशी कणों की खोज करना है।<ref>{{cite web |url=http://www.desy.de/research/facilities/icecube/index_eng.html |title=IceCube - जर्मन इलेक्ट्रॉन सिंक्रोट्रॉन DESY|access-date=2013-01-24 |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20130123133442/http://www.desy.de/research/facilities/icecube/index_eng.html |archive-date=2013-01-23 }}</ref>
* [[बर्फ़ के छोटे टुकड़े]] ([[अंटार्कटिका]])- दुनिया का सबसे लंबा कण संसूचक, दिसंबर 2010 में पूरा हुआ था। संसूचक का उद्देश्य उच्च ऊर्जा न्यूट्रिनो की जांच करना, काले पदार्थ की खोज करना, सुपरनोवा विस्फोटों का निरीक्षण करना और चुंबकीय एकध्रुव जैसे विदेशी कणों की खोज करना है।<ref>{{cite web |url=http://www.desy.de/research/facilities/icecube/index_eng.html |title=IceCube - जर्मन इलेक्ट्रॉन सिंक्रोट्रॉन DESY|access-date=2013-01-24 |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20130123133442/http://www.desy.de/research/facilities/icecube/index_eng.html |archive-date=2013-01-23 }}</ref>
* [[अंतरा (दूरबीन)]]। (टॉलन, [[फ्रांस]])। फ़्रांस के [[टूलॉन]] तट के पास भूमध्य सागर के नीचे 2.5 किमी पर एक न्यूट्रिनो डिटेक्टर। दक्षिणी गोलार्ध की दिशा में न्यूट्रिनो फ्लक्स का पता लगाने और निरीक्षण करने के लिए डिज़ाइन किया गया।
* एंटारेस (दूरबीन) (टॉलन, [[फ्रांस]])- फ़्रांस के [[टूलॉन]] तट के पास भूमध्य सागर के नीचे 2.5 किमी पर एक न्यूट्रिनो संसूचक है। दक्षिणी गोलार्ध की दिशा में न्यूट्रिनो फ्लक्स का पता लगाने और निरीक्षण करने के लिए डिज़ाइन किया गया।
* XENONnT, [[XENON1T]] का अपग्रेड, ग्रैन सैसो नेशनल लेबोरेटरीज में स्थित एक डार्क मैटर डायरेक्ट सर्च प्रयोग है और 10 के SI क्रॉस सेक्शन वाले WIMPs के प्रति संवेदनशील होगा।<sup>−48</sup> सेमी<sup>2</उप>।
* क्सीननट, ज़ेनॉन1टी का सुधार, ग्रैन सैसो राष्ट्रीय प्रयोगशालाएँ में स्थित एक काला पदार्थ प्रत्यक्ष सर्च प्रयोग है और 10<sup>−48</sup> cm<sup>2</sup> के SI परिक्षेत्र वाले विम्प्स के प्रति संवेदनशील होगा
* [[बोरेक्सिन]]ो, एक रीयल-टाइम डिटेक्टर, [[ग्रैन सासो नेशनल लेबोरेटरीज]] में स्थापित किया गया है, जिसे जैविक तरल [[सिंटिलेटर]] लक्ष्य के साथ सूर्य से न्यूट्रिनो का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किया गया है।<ref>http://borex.lngs.infn.it {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20120723055338/http://borex.lngs.infn.it/ |date=2012-07-23 }}</ref>
* बोरेक्सिनो, एक वास्तविक समय संसूचक, प्रयोगशाला नाज़ियोनाली डेल ग्रान सासो में स्थापित किया गया है, जिसे जैविक तरल प्रस्फुरक लक्ष्य के साथ सूर्य से न्यूट्रिनो का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किया गया है।<ref>http://borex.lngs.infn.it {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20120723055338/http://borex.lngs.infn.it/ |date=2012-07-23 }}</ref>
* [[पियरे ऑगर वेधशाला]] (मलारग्यू, [[अर्जेंटीना]])। दो तकनीकों का उपयोग करके उच्च ऊर्जा ब्रह्मांडीय किरणों का पता लगाता है और जांच करता है। एक सतह डिटेक्टर टैंक में रखे पानी के साथ कणों की बातचीत का अध्ययन करना है। दूसरी तकनीक पृथ्वी के वायुमंडल में उच्च उत्सर्जित पराबैंगनी प्रकाश के अवलोकन के माध्यम से वायु वर्षा के विकास को ट्रैक करना है।<ref>{{cite web |url=http://www.auger.org/observatory/ |title=घर|access-date=2013-04-29 |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20130506032005/http://www.auger.org/observatory/ |archive-date=2013-05-06 }}</ref>
* पियरे ऑगर वेधशाला (मलारग्यू, अर्जेंटीना)- दो तकनीकों का उपयोग करके उच्च ऊर्जा ब्रह्मांडीय किरणों का पता लगाता है और जांच करता है। एक सतह संसूचक टैंक में रखे पानी के साथ कणों की परस्पर क्रिया का अध्ययन करना है। दूसरी तकनीक पृथ्वी के वायुमंडल में उच्च उत्सर्जित पराबैंगनी प्रकाश के अवलोकन के माध्यम से वायु वर्षण के विकास को जांच करना है।<ref>{{cite web |url=http://www.auger.org/observatory/ |title=घर|access-date=2013-04-29 |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20130506032005/http://www.auger.org/observatory/ |archive-date=2013-05-06 }}</ref>
* [[CERN Axion सोलर टेलीस्कोप]] (CERN, स्विट्ज़रलैंड)। सूर्य से उत्पन्न अक्षों की खोज करता है।
* सर्न एक्सियन सौर दूरदर्शी (सर्न, स्विट्जरलैंड)- सूर्य से उत्पन्न अक्षों की खोज करता है।
* [[ नेस्टर परियोजना ]] ([[ धन ]], [[ यूनान ]])। अंतर्राष्ट्रीय सहयोग का लक्ष्य पाइलोस, ग्रीस के समुद्री तल पर एक न्यूट्रिनो टेलीस्कोप की तैनाती है।
* नेस्टर परियोजना (पायलोस, ग्रीस)- अंतर्राष्ट्रीय सहयोग का लक्ष्य पाइलोस, ग्रीस के समुद्री तल पर एक न्यूट्रिनो दूरदर्शी का परिनियोजन है।
* [[कामिओका वेधशाला]] एक न्यूट्रिनो और गुरुत्वाकर्षण तरंगों की प्रयोगशाला है जो जापान के गिफू प्रान्त में हिडा शहर के कामीओका खंड के पास मोज़ुमी खदान में भूमिगत स्थित है।
* कामिओका वेधशाला एक न्यूट्रिनो और गुरुत्वाकर्षण तरंगों की प्रयोगशाला है जो जापान के गिफू प्रान्त में हिडा शहर के कामीओका खंड के पास मोज़ुमी खदान में भूमिगत स्थित है।
* Laboratori Nazionali del [[Gran Sasso]] एक ऐसी प्रयोगशाला है जो ऐसे प्रयोगों की मेजबानी करती है जिनके लिए कम शोर पृष्ठभूमि वाले वातावरण की आवश्यकता होती है। L'Aquila (इटली) के पास, Gran Sasso पर्वत के भीतर स्थित है। इसके प्रायोगिक हॉल 1400 मीटर चट्टान से ढके हैं, जो प्रयोगों को कॉस्मिक किरणों से बचाता है।
* प्रयोगशाला नाज़ियोनाली डेल ग्रान सासो एक ऐसी प्रयोगशाला है जो ऐसे प्रयोग आयोजित करती है जिनमें कम रव परिप्रेक्ष्य वाले वातावरण की आवश्यकता होती है। एल'अक्विला (इटली) के पास, ग्रैन सासो पर्वत के अंदर स्थित है। इसके प्रायोगिक हॉल 1400 मीटर चट्टान से आवरण हुए हैं, जो ब्रह्माण्डीय किरणों से प्रयोगों की रक्षा करता है।
* [[स्नोलैब]]
* [[स्नोलैब]]
* [[एस्पेरा यूरोपियन एस्ट्रोपार्टिकल नेटवर्क]] जुलाई 2006 में शुरू हुआ और एस्ट्रोपार्टिकल फिजिक्स में राष्ट्रीय अनुसंधान प्रयासों के समन्वय और वित्त पोषण के लिए जिम्मेदार है।
* [[एस्पेरा यूरोपियन एस्ट्रोपार्टिकल नेटवर्क|एस्पेरा यूरोपियन खगोलकण नेटवर्क]] जुलाई 2006 में प्रारंभ हुआ और खगोलकण भौतिकी में राष्ट्रीय अनुसंधान प्रयासों के समन्वय और वित्त पोषण के लिए अधीन है।
* [[टेलीस्कोप ऐरे प्रोजेक्ट]] (डेल्टा, यूटा) पश्चिम यूटा के रेगिस्तान में ग्राउंड ऐरे और फ्लोरेसेंस तकनीकों का उपयोग करके अल्ट्रा हाई एनर्जी कॉस्मिक किरणों (यूएचईसीआर) का पता लगाने के लिए एक प्रयोग।
* [[टेलीस्कोप ऐरे प्रोजेक्ट|दूरदर्शी प्रदर्शन परियोजना]] (डेल्टा, यूटा) पश्चिम यूटा के रेगिस्तान में भूतल प्रदर्शन और प्रतिदीप्ति तकनीकों का उपयोग करके अति उच्च ऊर्जा ब्रह्माण्डीय किरणों (यूएचईसीआर) का पता लगाने के लिए एक प्रयोग होता है।


== यह भी देखें ==
== यह भी देखें ==
* [[ एस्ट्रोपार्टिकल भौतिकी ]] (जर्नल)
* [[ एस्ट्रोपार्टिकल भौतिकी | खगोलकण भौतिकी]] (पत्रिका)
* उर्का प्रक्रिया
* उर्का प्रक्रिया
* [[भौतिकी में अनसुलझी समस्याएं]]
* [[भौतिकी में अनसुलझी समस्याएं|भौतिकी में अनिर्णीत समस्याएं]]


== संदर्भ ==
== संदर्भ ==

Revision as of 09:55, 13 June 2023

वैज्ञानिक पत्रिका के लिए, खगोलकण भौतिकी (पत्रिका) देखें।

खगोलकण भौतिकी, जिसे कण खगोल भौतिकी भी कहा जाता है, कण भौतिकी की एक शाखा है जो खगोलीय मूल के प्राथमिक कणों और खगोल भौतिकी और ब्रह्मांड विज्ञान से उनके संबंध का अध्ययन करती है। यह कण भौतिकी, खगोल विज्ञान, खगोल भौतिकी, संसूचक भौतिकी, सापेक्षता, ठोस अवस्था भौतिकी और ब्रह्माण्ड विज्ञान के प्रतिच्छेदन पर आविर्भावी हो रहे अनुसंधान का एक अपेक्षाकृत नया क्षेत्र है। आंशिक रूप से न्यूट्रिनो दोलन की खोज से प्रेरित होकर, 2000 के दशक के प्रारंभ से, इस क्षेत्र में सैद्धांतिक और प्रयोगात्मक दोनों तरह से तेजी से विकास हुआ है।[1]


इतिहास

खगोलकण भौतिकी का क्षेत्र प्रकाशीय खगोल-विज्ञान से विकसित हुआ है। संसूचक तकनीक के विकास के साथ अधिक विकसित खगोल भौतिकी आई, जिसमें यांत्रिकी, विद्युतगतिकी, ऊष्मप्रवैगिकी, प्लाज्मा भौतिकी, परमाणु भौतिकी, सापेक्षता और कण भौतिकी जैसे कई भौतिकी उपविषय सम्मिलित थे। कण भौतिकविदों ने अंतरिक्ष में पाए जाने वाले तुलनीय ऊर्जा वाले कणों के उत्पादन में कठिनाई के कारण खगोल भौतिकी को आवश्यक पाया। उदाहरण के लिए, ब्रह्मांडीय किरण स्पेक्ट्रम में 1020 eV जितनी उच्च ऊर्जा वाले कण होते हैं, जहां बड़े हैड्रॉन कोलाइडर में एक प्रोटॉन-प्रोटॉन संघट्टन ~1020 eV की ऊर्जा पर होती है।

कहा जा सकता है कि यह क्षेत्र 1910 में प्रारंभ हुआ था, जब थिओडोर वुल्फ नाम के एक जर्मन भौतिक विज्ञानी ने एफिल टॉवर के नीचे और ऊपर वायु में गामा विकिरण के एक संकेतक, आयनीकरण को मापा था। उन्होंने पाया कि यदि इस विकिरण के लिए केवल स्थलीय स्रोतों को अधीन किया जाता है तो अपेक्षा से कहीं अधिक आयनीकरण शीर्ष पर होगी।[2]

ऑस्ट्रियाई भौतिक विज्ञानी विक्टर फ्रांसिस हेस ने परिकल्पना की थी कि कुछ आयनीकरण आकाश से विकिरण के कारण हुआ था। इस परिकल्पना की सुरक्षा के लिए, हेस ने उच्च ऊंचाई पर काम करने में सक्षम उपकरणों को डिजाइन किया और 5.3 किमी की ऊंचाई तक आयनीकरण पर अवलोकन किया। 1911 से 1913 तक, हेस ने आयनीकरण स्तरों को सावधानीपूर्वक मापने के लिए दस उड़ानें भरीं। पूर्व गणनाओं के माध्यम से, यदि स्थलीय स्रोत विकिरण का एकमात्र कारण थे, तो उन्हें 500 मीटर की ऊंचाई से ऊपर कोई आयनीकरण होने की अपेक्षा नहीं थी। हालांकि, उनके मापन से पता चला कि यद्यपि आयनीकरण का स्तर प्रारंभ में ऊंचाई के साथ कम हो गया था, लेकिन वे किसी बिंदु पर तेजी से बढ़ने लगे। अपनी उड़ानों के अंतिम स्तर पर, उन्होंने पाया कि आयनीकरण का स्तर सतह की तुलना में बहुत अधिक था। हेस तब यह निष्कर्ष निकालने में सक्षम थे कि "बहुत उच्च मर्मज्ञ शक्ति का विकिरण ऊपर से हमारे वायुमंडल में प्रवेश करता है"। इसके अतिरिक्त, हेस की उड़ानों में से एक सूर्य के लगभग पूर्ण ग्रहण के समय थी। चूंकि उन्होंने आयनीकरण स्तरों में गिरावट नहीं देखी, हेस ने तर्क दिया कि स्रोत को अंतरिक्ष में और दूर होना चाहिए। इस खोज के लिए, हेस उन लोगों में से एक थे जिन्हें 1936 में भौतिकी में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था। 1925 में, रॉबर्ट मिलिकन ने हेस के निष्कर्षों की पुष्टि की और बाद में 'ब्रह्मांडीय किरणें' शब्द दिया था।[3]

खगोलकण भौतिकी के क्षेत्र की उत्पत्ति के बारे में जानकार कई भौतिक विज्ञानी हेस द्वारा ब्रह्मांडीय किरणों की इस 'खोज' को क्षेत्र के प्रारम्भिक बिंदु के रूप में श्रेय देना पसंद करते हैं।[4]


शोध के विषय

हालांकि खगोलकण भौतिकी के क्षेत्र के एक मानक 'पाठ्यपुस्तक' विवरण पर निर्णय लेना मुश्किल हो सकता है, क्षेत्र को अनुसंधान के विषयों द्वारा चित्रित किया जा सकता है जो सक्रिय रूप से स्वीकृत किए जा रहे हैं। पत्रिका खगोलकण भौतिकी (पत्रिका) उन पत्रों को स्वीकार करता है जो निम्नलिखित क्षेत्रों में नए विकास पर केंद्रित हैं:[5]

  • उच्च-ऊर्जा ब्रह्मांडीय किरण भौतिकी और खगोल भौतिकी;
  • कण ब्रह्मांड विज्ञान;
  • कण खगोल भौतिकी;
  • संबंधित खगोल भौतिकी: सुपरनोवा, सक्रिय गांगेय नाभिक, ब्रह्मांडीय अधिकता, काले द्रव्य आदि;
  • उच्च-ऊर्जा, वीएचई और यूएचई गामा-किरण खगोल विज्ञान;
  • उच्च- और निम्न-ऊर्जा न्यूट्रिनो खगोल विज्ञान;
  • उपर्युक्त क्षेत्रों से संबंधित यंत्रीकरण और संसूचक विकास।

खुले प्रश्न

क्षेत्र के भविष्य के लिए एक मुख्य कार्य केवल कार्य परिभाषाओं से अधिक स्वयं को पूरी तरह से परिभाषित करना और स्वयं को खगोल भौतिकी और अन्य संबंधित विषयों से स्पष्ट रूप से अलग करना है।[4]

खगोलकण भौतिकी के क्षेत्र की वर्तमान अनिर्णीत समस्याओं में काला पदार्थ और काली ऊर्जा का लक्षण वर्णन सम्मिलित है। 1930 के दशक में आकाशगंगा और अन्य आकाशगंगाओं में तारों के कक्षीय वेगों का अवलोकन, 1930 के दशक में वाल्टर बैड और फ़्रिट्ज़ ज़्विकी के साथ प्रारंभ हुआ, साथ ही गांगेय समूहों में आकाशगंगाओं के देखे गए वेगों को उनकी गतिशीलता के लिए आवश्यक दृश्य पदार्थ के ऊर्जा घनत्व से कहीं अधिक पाया गया। नब्बे के दशक के प्रारंभ से कुछ अनुवेषकों को अज्ञात काले पदार्थ के कुछ भागों को आंशिक रूप से समझाने के लिए पाया गया है, लेकिन वे पूर्ण स्पष्टीकरण देने के लिए पर्याप्त नहीं हैं। एक त्वरित ब्रह्मांड की खोज से पता चलता है कि अज्ञात काले पदार्थ का एक बड़ा भाग एक गतिशील निर्वात में काली ऊर्जा के रूप में संग्रहीत है।[6]

खगोलकण भौतिकविदों के लिए एक और सवाल यह है कि आज ब्रह्मांड में प्रतिपदार्थ की तुलना में इतना अधिक पदार्थ क्यों है। बैरियोजेनेसिस उन काल्पनिक प्रक्रियाओं के लिए शब्द है जो प्रारंभिक ब्रह्मांड में असमान संख्या में बेरोन और बैरियन विरोधी का उत्पादन करते थे, यही कारण है कि ब्रह्मांड आज पदार्थ से बना है, न कि प्रतिपदार्थ से बना है।[6]


प्रायोगिक सुविधाएं

इस क्षेत्र के तेजी से विकास ने नए प्रकार के मौलिक संरचना के डिजाइन को उत्पन्न करता है। भूमिगत प्रयोगशालाओं में या विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए दूरदर्शी, एंटेना और उपग्रह प्रयोगों के साथ, खगोलकण भौतिक विज्ञानी उच्चतम ऊर्जा पर न्यूट्रिनो, गामा किरणों और ब्रह्मांडीय किरणों सहित ब्रह्मांडीय कणों की एक विस्तृत श्रृंखला का निरीक्षण करने के लिए नई पहचान विधियों का उपयोग करते हैं। वे काले पदार्थ और गुरुत्वाकर्षण तरंगों की भी खोज कर रहे हैं। प्रायोगिक कण भौतिक विज्ञानी अपने स्थलीय त्वरक की तकनीक द्वारा सीमित हैं, जो प्रकृति में पाई जाने वाली ऊर्जा का केवल एक छोटा अंश उत्पन्न करने में सक्षम हैं।

खगोलकण भौतिकी में सम्मिलित सुविधाओं, प्रयोगों और प्रयोगशालाओं में सम्मिलित हैं:

  • बर्फ़ के छोटे टुकड़े (अंटार्कटिका)- दुनिया का सबसे लंबा कण संसूचक, दिसंबर 2010 में पूरा हुआ था। संसूचक का उद्देश्य उच्च ऊर्जा न्यूट्रिनो की जांच करना, काले पदार्थ की खोज करना, सुपरनोवा विस्फोटों का निरीक्षण करना और चुंबकीय एकध्रुव जैसे विदेशी कणों की खोज करना है।[7]
  • एंटारेस (दूरबीन) (टॉलन, फ्रांस)- फ़्रांस के टूलॉन तट के पास भूमध्य सागर के नीचे 2.5 किमी पर एक न्यूट्रिनो संसूचक है। दक्षिणी गोलार्ध की दिशा में न्यूट्रिनो फ्लक्स का पता लगाने और निरीक्षण करने के लिए डिज़ाइन किया गया।
  • क्सीननट, ज़ेनॉन1टी का सुधार, ग्रैन सैसो राष्ट्रीय प्रयोगशालाएँ में स्थित एक काला पदार्थ प्रत्यक्ष सर्च प्रयोग है और 10−48 cm2 के SI परिक्षेत्र वाले विम्प्स के प्रति संवेदनशील होगा
  • बोरेक्सिनो, एक वास्तविक समय संसूचक, प्रयोगशाला नाज़ियोनाली डेल ग्रान सासो में स्थापित किया गया है, जिसे जैविक तरल प्रस्फुरक लक्ष्य के साथ सूर्य से न्यूट्रिनो का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किया गया है।[8]
  • पियरे ऑगर वेधशाला (मलारग्यू, अर्जेंटीना)- दो तकनीकों का उपयोग करके उच्च ऊर्जा ब्रह्मांडीय किरणों का पता लगाता है और जांच करता है। एक सतह संसूचक टैंक में रखे पानी के साथ कणों की परस्पर क्रिया का अध्ययन करना है। दूसरी तकनीक पृथ्वी के वायुमंडल में उच्च उत्सर्जित पराबैंगनी प्रकाश के अवलोकन के माध्यम से वायु वर्षण के विकास को जांच करना है।[9]
  • सर्न एक्सियन सौर दूरदर्शी (सर्न, स्विट्जरलैंड)- सूर्य से उत्पन्न अक्षों की खोज करता है।
  • नेस्टर परियोजना (पायलोस, ग्रीस)- अंतर्राष्ट्रीय सहयोग का लक्ष्य पाइलोस, ग्रीस के समुद्री तल पर एक न्यूट्रिनो दूरदर्शी का परिनियोजन है।
  • कामिओका वेधशाला एक न्यूट्रिनो और गुरुत्वाकर्षण तरंगों की प्रयोगशाला है जो जापान के गिफू प्रान्त में हिडा शहर के कामीओका खंड के पास मोज़ुमी खदान में भूमिगत स्थित है।
  • प्रयोगशाला नाज़ियोनाली डेल ग्रान सासो एक ऐसी प्रयोगशाला है जो ऐसे प्रयोग आयोजित करती है जिनमें कम रव परिप्रेक्ष्य वाले वातावरण की आवश्यकता होती है। एल'अक्विला (इटली) के पास, ग्रैन सासो पर्वत के अंदर स्थित है। इसके प्रायोगिक हॉल 1400 मीटर चट्टान से आवरण हुए हैं, जो ब्रह्माण्डीय किरणों से प्रयोगों की रक्षा करता है।
  • स्नोलैब
  • एस्पेरा यूरोपियन खगोलकण नेटवर्क जुलाई 2006 में प्रारंभ हुआ और खगोलकण भौतिकी में राष्ट्रीय अनुसंधान प्रयासों के समन्वय और वित्त पोषण के लिए अधीन है।
  • दूरदर्शी प्रदर्शन परियोजना (डेल्टा, यूटा) पश्चिम यूटा के रेगिस्तान में भूतल प्रदर्शन और प्रतिदीप्ति तकनीकों का उपयोग करके अति उच्च ऊर्जा ब्रह्माण्डीय किरणों (यूएचईसीआर) का पता लगाने के लिए एक प्रयोग होता है।

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ De Angelis, Alessandro; Pimenta, Mario (2018). कण और खगोल कण भौतिकी का परिचय (मल्टीमैसेंजर खगोल विज्ञान और इसकी कण भौतिकी नींव). Springer. doi:10.1007/978-3-319-78181-5. ISBN 978-3-319-78181-5.
  2. ↑ Longair, M. S. (1981). उच्च ऊर्जा खगोल भौतिकी. Cambridge, UK: Cambridge University Press. p. 11. ISBN 978-0-521-23513-6.
  3. ↑ "April 17, 1912: Victor Hess's balloon flight during total eclipse to measure cosmic rays". Retrieved 2013-09-18.
  4. ↑ 4.0 4.1 Cirkel-Bartelt, Vanessa (2008). "एस्ट्रोपार्टिकल फिजिक्स और उसके घटकों का इतिहास". Living Reviews in Relativity. Max Planck Institute for Gravitational Physics. 11 (2): 7. Bibcode:2008LRR....11....7F. doi:10.12942/lrr-2008-7. PMC 5256108. PMID 28179823. Retrieved 23 January 2013.
  5. ↑ Astroparticle Physics. Retrieved 2013-09-18.
  6. ↑ 6.0 6.1 Grupen, Claus (2005). एस्ट्रोपार्टिकल भौतिकी. Springer. ISBN 978-3-540-25312-9.
  7. ↑ "IceCube - जर्मन इलेक्ट्रॉन सिंक्रोट्रॉन DESY". Archived from the original on 2013-01-23. Retrieved 2013-01-24.
  8. ↑ http://borex.lngs.infn.it Archived 2012-07-23 at the Wayback Machine
  9. ↑ "घर". Archived from the original on 2013-05-06. Retrieved 2013-04-29.


बाहरी संबंध

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