නියුට්‍රිනෝ යනු කුමක්ද සහ ඒවායේ ස්කන්ධය අපට මැනිය හැක්කේ කෙසේද?

 මේ අමුතුම අනුපරමාණුක අංශු අධ්‍යයනය කිරීම පිණිස අතිවිශාල උපකරණ අවශ්‍ය වේ

විශ්වයේ ඇති සියලුම මුලික අංශු අතරින් නියුට්‍රිනෝ අද්භූතම අංශු විය හැක. සමහර අවස්ථාවල “භූත අංශු” ලෙස ද හඳුන්වන මෙම ගුප්ත කුඩා ශක්ති පැකට් වලට විද්‍යුත් ආරෝපණයක් නොමැතිය; ස්කන්ධයක් පවා නොමැති තර්ම්ය; එමෙන්ම ඒවායේ අවම වශයෙන් වෙනස් ප්‍රභේද තුනකින් සාමන්විතයි. නව පර්යේෂණ මගින් නියුට්‍රිනෝවල ස්වභාවය — ඒවායේ ප්‍රමාණයේ සිට මූලික ගුණාංග දක්වා ඒවායේ ස්වභාවය අවබෝධ කර ගැනීමට වෙන කවරදාටත් වඩා විද්‍යාව සමීප කරනු ලැබේ.

නියුට්‍රිනෝ මනස අවුල් කරවන තරමටම කුඩා ය. සෑම එකක්ම ඉලෙක්ට්‍රෝන වෝල්ට් 0.8 ට වඩා අඩු ස්කන්ධයක් සහිත මේ නියුට්‍රිනෝ,  ඊළඟ සැහැල්ලුම අංශුව එනම් ඉලෙක්ට්‍රෝනයට වඩා ‘සිය දහස් ගුණයකින්’ සැහැල්ලු ය, ” යැයි ජර්මනියේ කාල්ෂෲ තාක්ෂණ ආයතනයේ තාරකා අංශු පර්යේෂකයෙකු වන කැත්‍රින් වැලරියස් පවසයි.

තව ද නියුට්‍රිනෝ සාර්වත්‍රිකය හෙවත් සෑම තැනම පවතින්නේය. සෑම තත්පරයකම නියුට්‍රිනෝ ට්‍රිලියන දස දහස් ගණනක් වැඩිකොටම සූර්යයාගෙන් සම්භවය ලබා ඔබේ ශරීරය හරහා ගමන් කරයි, එහෙමනමුත් ඒවායේ කුඩා ප්‍රමාණය සහ ආරෝපණයක්(charge) නොමැතිකම නිසා, ඒවා ඔබේ පටක හෝ වෙනත් ඕනෑම දෙයක් සමඟ අන්තර් ක්‍රියාකරන්නේ කලාතුරකිනි. ලොස් ඇලමෝස් ජාතික රසායනාගාරයේ පර්යේෂණාත්මක අංශු භෞතික විද්‍යාඥ සොව්ජන්යා ගොල්ලපින්නි පවසන්නේ “ඔබේ මුළු ජීවිත කාලය තුළම, එකම එක නියුට්‍රිනෝවක් හෝ ඔබ සමඟ අන්තර් ක්‍රියා කරන්නේ නම්, ඔබ වාසනාවන්ත යයි සැලකිය හැකි” යනුවෙනි.

සියවසකට ආසන්න කාලයක් ඒවායේ පැවැත්ම ගැන ඔවුන් දැන සිටියත් න්‍යායික භෞතික විද්‍යාඥයින් නියුට්‍රිනෝ ගැන තවමත් දන්නේ කැපී පෙනෙන තරමට සුළු ප්‍රමානකි. 1930 දී කීර්තිමත් භෞතික විද්‍යාඥ වුල්ෆ්ගැන්ග් පෝලි විසඳිය නොහැකි බවක් පෙණී යන ප්‍රහේලිකාවක පැටලී සිටියේය. බහුවිධ පරීක්‍ෂණවලදී, ඇතැම් විකිරණශීලී පරමාණු බිඳවැටීමේ ක්‍රියාවලියක් වන බීටා ක්ෂය වීම නිරීක්‍ෂණය කිරීමේදී ගණන් කිරීමේ  දෝෂයක් පාවුලිගේ සමකාලීනයන් විසින් සැලකිල්ලට භාජන කරනු ලැබිණ:  ඉලෙක්ට්‍රෝන ලෙස විමෝචනය කරනවා වෙනුවට, ක්ෂය වෙමින් පවතින පරමාණුවේ ශක්තියෙන් කුඩා කොටසක් පැහැදිලිවම අතුරුදහන් වී ඇත.

ශක්තිය නිර්මාණය කිරීමට හෝ විනාශ කිරීමට නොහැකි බව සඳහන් වන තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය මෙම නිරීක්‍ෂණය මගින්  බිඳ දමණු ලැබීය. එබැවින් පෝලි “සියල්ල පරදුවට තබා හොයන පිළියමක්” ලෙස විස්තර කළ දෙයක් යෝජනා කළේය: ඉලෙක්ට්‍රෝන සමඟින් විමෝචනය වූ සහ අතුරුදහන් වූ ශක්තියට හේතු වූ නව කුඩා ආරෝපණ රහිත මූලික අංශුවකි. එලෙස නියුට්‍රිනෝව පිළිබඳ අදහස බිහිවිය.

Pauli ගේ උදාසීන අංශුව 1956 දී එහි පැවැත්ම සනාථ කරන ලද පරීක්ෂණයකින් අවසානයේ තහවුරු කරන ලදී – එසේනමුත් සනාත වූයේ එහි විශාලත්වය නොවේ. න්‍යාය මගින්  පුරෝකථනය කරණු ලැබුයේ නියුට්‍රිනෝ සම්පූර්ණයෙන්ම ස්කන්ධ රහිත වනු ඇති බවයි.

කෙසේවෙතත් 2015 දී ටෝකියෝ විශ්ව විද්‍යාලයේ Takaaki Kajita සහ ඔන්ටාරියෝ හි Queen’s University හි Arthur McDonald යන දෙදෙනාට භෞතික විද්‍යාව පිළිබඳ නොබෙල් ත්‍යාගය හිමි වූයේ (මෙකී) අංශුවල ඇත්ත වශයෙන්ම ස්කන්ධයක්  ඇති බව ඔප්පු කළ පර්යේෂණ සඳහා ය. 2000 දශකයේ මැද භාගයේදී ජර්මනියේ Mainz Neutrino Mass Experiment මගින්  සහ 2022 මුලදී ජර්මනියේ Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment (KATRIN) දත්ත නියුට්‍රිනෝවක ස්කන්ධයේ ඉහළ සීමාව ඉලෙක්ට්‍රෝන වෝල්ට් 2.3ක් ලෙස සකසා තිබුණි.

එවැනි ඉතා නිවැරදි හෙවත් යථාතථ්‍ය මිනුමක් සඳහා ඉතා සංවේදී හා ඉතා විශාල උපකරණ අවශ්ය වේ.KATRIN හි මෙට්‍රික්-ටොන් 200 වර්ණාවලීමානය(spectrometer) සහ මීටර් 70ක අධි-වැකුම් නල සෙල්සියස් අංශක -270.15 තරම් අඩු සහ සෙල්සියස් අංශක 250ක් තරම් ඉහළ උෂ්ණත්වයකට ළඟා විය හැකි අතර, පර්යේෂකයන්ට අංශු බිලියන ගණනක් හඳුනා ගැනීමට ඉඩ සලසයි. ආන්තික අඩු උෂ්ණත්වයන් අධි තාප සංවේදී සුපිරි චුම්බක ප්‍රබල චුම්භක ක්ෂේත්‍රයක් උත්පාදනය කිරීමට ප්‍රමාණවත් ලෙස සිසිල්ව තබයි, එමඟින් අනාවරකවලට තනි අංශු අල්ලා ගැනීමට ඉඩ සලසයි. අත්හදා බැලීම පිරිසිදු කිරීම අවශ්ය වන විට ඉහළ උෂ්ණත්වයකට මාරු වේ. ව්යාපෘතියේ වැඩ කරන Valerius එය විස්තර කරන්නේ “විශාල පීසා උඳුනක්” ලෙසයි.

කෙසේ වෙතත්, මෙම සැකසුමට පවා නොපැහැදිලි ‘භූත අංශු’ කෙලින්ම හඳුනාගත නොහැක. ඒ වෙනුවට වර්ණාවලීමාන මගින් ඉලෙක්ට්‍රෝනවල ශක්තිය මනිනු ලබන්නේ විකිරණශීලී හයිඩ්‍රජන් මගින් ඒවා ක්ෂය  වන විට   නිකුත් වන නියුට්‍රිනෝ සමගිනි. මෙම ඉලෙක්ට්‍රෝනවල උපරිම ශක්තිය හොඳින් ලේඛනගත කර ඇත. විද්‍යාඥයන් මෙම අත්හදා බැලීමෙන් සම්පූර්ණ ශක්තිය වාර්තා කළ පසු, එය හුදෙක් ඉලෙක්ට්‍රෝනයේ ශක්තිය අඩුකිරීමේ ප්‍රශ්නයක් වේ: ඉතිරිව ඇති ඕනෑම දෙයක් නියුට්‍රිනෝවලට අයත් වේ.

නියුට්‍රිනෝ පිළිබඳ අපගේ අවබෝධය තවදුරටත් වර්ධනය කර ගැනීම සඳහා පර්යේෂකයන් මේ වන විට නව පර්යේෂණ වැඩි දියුණු කරමින් සිටී.  ගැඹුරු භූගත නියුට්‍රිනෝ පරීක්‍ෂණය(Deep Underground Neutrino Experiment, hewath DUNE)  නම් කර ඇති මෙම පර්යේෂනවලින් එකක්, නොහොත් ඪ්Uණ්E, නියුට්‍රිනෝවල තවත් අද්භූත ගුණයක් තේරුම් ගැනීම අරමුණු කරයි: එනම්, ඒවා දෝලනය වන ආකාරය හෝ වර්ගය වෙනස් කරන ආකාරයයි.

නියුට්‍රිනෝ “විශේෂ් ලක්ෂණ” තුනකින් පැමිණේ: ඉලෙක්ට්‍රෝන, මිසෝන(muon) සහ (ලෙප්ටන් පන්තියේ අස්ථායී උප පරමාණුක අංශුවක් වන ) tau ඒ තුනයි. එනමුත් මෙම අනන්‍යතා තුනෙන් එකක්වත් ස්ථාවර නොවේ. “නියුට්‍රිනෝවක් යම් ලක්ෂණයක් ලෙස උපත ලැබුවහොත්, එය ගමන් කරන විට, එය වෙනත් ලක්ෂණයක් බවට පරිවර්තනය විය හැක” යනුවෙන් DUNE සහයෝගීතාවයේ කොටස්කරුවෙකු වන ඝොල්ලපින්නි පැහැදිලි කරයි, “ඒක හරියට ඔබගේ අනන්‍යතාවය වෙනස් කරනවා වගේ.” උදාහරණයක් ලෙස දක්වන්නේ නම්, සමහරක් සූර්යයාගේ සිට එන  ඉලෙක්ට්‍රෝන නියුට්‍රිනෝ සමහරක්, පෘථිවියට ළඟා වන විට මිසෝන සහ tau නියුට්‍රිනෝ බවට පත්වේ. මෙම වෙනස සිදුවන්නේ ඇයි මෙන්ම  වෙනස සිදුවන්නේ කෙසේද යන්න තේරුම් ගැනීම සඳහා, Iල්ල්. Batavia, Fermi National Accelerator Laboratory හි අත්හදා බැලීමේ මූලස්ථානයේ සිට දකුණු Dakota හි Sanford භූගත පර්යේෂණාගාරය වෙත නියුට්‍රිනෝ කදම්භයක් සැතපුම් 800 ක් පමණ භූගතව ගමන් කරන විට DUNE විසින්  නිරීක්ෂණය කරනු ලබේ.

‘අඥාත ද්‍රව්‍ය(dark matter)වැනි අනෙකුත් ප්‍රධාන විශ්වීය ගටළු ගැන දැන උගෙනීමට මෙවැනි පර්යේෂණ උපකාරී වනු ඇතැයි පර්යේෂකයෝ බලාපොරොත්තු වෙති(අඥාත ද්‍රව්‍ය සමහරවිට  හතරවැනි නියුට්‍රිනෝ ලක්ෂණය බවට පත්විය හැකියි). “KATRIN සහයෝගීතාවය විශාල කාර්යයක් කර ඇත” යයි එංගලන්තයේ ෂෙෆීල්ඩ් විශ්ව විද්‍යාලයේ අංශු භෞතික විද්‍යාඥයෙකු වන Anthony Ezeribe කියා සිටියි.  ඔහු ඪ්Uණ්E හි කොටස්කරුවෙකු ද වන ඔහු, “කෙසේවෙතත් තවමත් කළ යුතු වැඩ තිබේ” යනුවෙන් ද පවසයි.

Valerius ඊට එකඟතාව පලකරන්නීය. එමෙන්ම වෙනත් බොහෝ නියුට්‍රිනෝ විද්‍යාඥයන් මෙන්ම ඇයද මෙම කුඩා අංශුව සතුව පවතින විශාල පර්යේෂණ විභවය ගැන උද්දාමයට පත්ව සිටින්නීය. “නියුට්‍රිනෝව පිළිබඳ අපගේ අවබෝධය — නැතිනම් අවබෝධය නොමැතිකම  — තවම  සම්පූර්ණ නැහැ,” ඇය පෙන්වාදෙයි, “අපි නොදන්නා දේ මොනවා දැයි අපි තවමත් දන්නේ නැහැ.”

Scientific American(June 15, 2022) හී පළ වී ඇති  What Are Neutrinos, and How Can We Measure Their Mass? යන ලිපිය ඇසුරෙනි.