Mikheyev–Smirnov–Wolfenstein effect
મિખેયેવ-સ્મિરનોવ-વોલ્ફેનસ્ટીન અસર (જેને ઘણીવાર દ્રવ્ય અસર તરીકે ઓળખવામાં આવે છે) એ કણ ભૌતિકશાસ્ત્રની પ્રક્રિયા છે જે વિવિધ ઘનતાના દ્રવ્યમાં ન્યુટ્રિનો ઓસિલેશનમાં ફેરફાર કરે છે. એમએસડબલ્યુ અસર મોટે ભાગે ઘનતા-ચલ માધ્યમોમાં ધ્વનિ તરંગોના વિભેદક મંદતા જેવી જ છે, જો કે તેમાં ત્રણ અલગ-અલગ ક્વોન્ટમ ક્ષેત્રોની પ્રસાર ગતિશીલતાનો પણ સમાવેશ થાય છે જે વિકૃતિ અનુભવે છે. મુક્ત અવકાશમાં, ન્યુટ્રિનો આઈગનસ્ટેટના અલગ દર પ્રમાણભૂત ન્યુટ્રિનો સ્વાદ ઓસિલેશન તરફ દોરી જાય છે. દ્રવ્યની અંદર-જેમ કે સૂર્યની અંદર-વિશ્લેષણ વધુ જટિલ છે, જેમ કે મિખેયેવ, સ્મિરનોવ અને વોલ્ફેનસ્ટીન દ્વારા દર્શાવવામાં આવ્યું છે. તે બહાર આવતા ન્યુટ્રિનો સ્વાદોના વ્યાપક મિશ્રણ તરફ દોરી જાય છે, જે સૌર ન્યુટ્રિનો સમસ્યાનું આકર્ષક સમાધાન પૂરું પાડે છે. અમેરિકન ભૌતિકશાસ્ત્રી લિંકન વોલ્ફેંસ્ટીનની 1978 અને 1979ની કૃતિઓ એ સમજવા તરફ દોરી ગઈ કે દ્રવ્યમાં ન્યુટ્રિનોના ઓસિલેશન પરિમાણો બદલાયા છે. 1985 માં, સોવિયેત ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ સ્ટેનિસ્લાવ મિખેયેવ અને એલેક્સી સ્મિરનોવે આગાહી કરી હતી કે દ્રવ્યની ઘનતામાં ધીમો ઘટાડો ન્યુટ્રિનો મિશ્રણને પડઘો પાડી શકે છે. પાછળથી 1986માં, ફર્મીલેબના સ્ટીફન પાર્કે, કોર્નેલ યુનિવર્સિટીના હંસ બેથે અને લોસ એલામોસ નેશનલ લેબોરેટરીના એસ. પીટર રોઝન અને જેમ્સ ગેલ્બે આ અસરની વિશ્લેષણાત્મક સારવાર પૂરી પાડી હતી. દ્રવ્યમાં ઇલેક્ટ્રોનની હાજરી ઇલેક્ટ્રોન ન્યુટ્રિનો (એટલે કે નબળી ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ) ના ચાર્જ કરેલા પ્રવાહના સ્થિતિસ્થાપક આગળના સ્કેટરિંગને કારણે ન્યુટ્રિનોના તાત્કાલિક હેમિલ્ટોનિયન આઈગનસ્ટેટ (માસ આઈગનસ્ટેટ) ને બદલે છે. આ સુસંગત આગળનું સ્કેટરિંગ વિદ્યુતચુંબકીય પ્રક્રિયા જેવું જ છે જે માધ્યમમાં પ્રકાશના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ તરફ દોરી જાય છે અને તેને શાસ્ત્રીય રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ અથવા વિદ્યુત સંભવિત તરીકે વર્ણવી શકાય છે. વિવિધ ન્યુટ્રિનો માટે સંભવિતતાનો તફાવત અનેઃ મિશ્ર ન્યુટ્રિનો સ્વાદો (ઇલેક્ટ્રોન, મ્યુઓન અથવા ટાઉ) ની ઉત્ક્રાંતિને પ્રેરિત કરે છે. દ્રવ્યની હાજરીમાં, પ્રણાલીનો હેમિલ્ટોનિયન પોટેન્શિયલના સંદર્ભમાં બદલાય છેઃ, જ્યાં શૂન્યાવકાશમાં હેમિલ્ટોનિયન છે. તદનુસાર, માસ આઈગનસ્ટેટ અને પરિવર્તનના આઈગનવેલ્યુ, જેનો અર્થ છે કે દ્રવ્યમાં ન્યુટ્રિનો હવે શૂન્યાવકાશમાં કરતા અલગ અસરકારક દળ ધરાવે છેઃ ન્યુટ્રિનો ઓસિલેશન ન્યુટ્રિનોના વર્ગ દળ તફાવત પર આધાર રાખે છે, તેથી ન્યુટ્રિનો ઓસિલેશન શૂન્યાવકાશમાં કરતા અલગ ગતિશીલતાનો અનુભવ કરે છે. વેક્યૂમ કેસની જેમ જ, મિશ્રણ કોણ આઈગનસ્ટેટના સ્વાદમાં પરિવર્તનનું વર્ણન કરે છે. દ્રવ્યમાં, મિશ્રણ કોણ ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા ઘનતા અને ન્યુટ્રિનોની ઊર્જા પર આધારિત છેઃ જેમ જેમ ન્યુટ્રિનો ઘનતા-વિવિધ પદાર્થો દ્વારા પ્રસરે છે, તેમ તેમ બદલાય છે-અને તેની સાથે, આઈગનસ્ટેટનો સ્વાદ. એન્ટીન્યુટ્રિનો સાથે, વૈચારિક બિંદુ સમાન છે પરંતુ અસરકારક ચાર્જ કે જે નબળા ક્રિયાપ્રતિક્રિયા યુગલો (જેને નબળા આઇસોસ્પિન કહેવાય છે) પાસે વિપરીત સંકેત છે. જો દ્રવ્યની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા ન્યુટ્રિનોના માર્ગ પર બદલાય છે, તો ન્યુટ્રિનોનું મિશ્રણ ઘનતાના અમુક મૂલ્ય પર મહત્તમ વધે છે, અને પછી પાછું વળે છે; તે એક પ્રકારના ન્યુટ્રિનોને બીજામાં પ્રતિધ્વનિત રૂપાંતર તરફ દોરી જાય છે. સૂર્યની ખૂબ મોટી ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા પર અસર મહત્વપૂર્ણ છે જ્યાં ઇલેક્ટ્રોન ન્યુટ્રિનો ઉત્પન્ન થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, સડબરી ન્યુટ્રિનો ઓબ્ઝર્વેટરી (એસ. એન. ઓ.) અને સુપર-કામિઓકાંડેમાં જોવા મળતા ઉચ્ચ-ઊર્જા ધરાવતા ન્યુટ્રિનો મુખ્યત્વે દ્રવ્યમાં ઉચ્ચ દળના આઈગનસ્ટેટ તરીકે ઉત્પન્ન થાય છે, અને સૌર પદાર્થના ફેરફારોની ઘનતા જેવા જ રહે છે. આમ, સૂર્યમાંથી બહાર નીકળતા ઉચ્ચ ઊર્જાના ન્યુટ્રિનો વેક્યૂમ પ્રસાર આઈગનસ્ટેટમાં હોય છે, જે ડિટેક્ટર્સમાં ચાર્જ કરંટ પ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા જોવામાં આવતા ઇલેક્ટ્રોન ન્યુટ્રિનો સાથે ઓછો ઓવરલેપ ધરાવે છે. એમએસડબલ્યુ અસરમાં પ્રતિધ્વનિ ન્યુટ્રિનો સ્વાદ મિશ્રણ પ્રતિધ્વનિ અનુભવે છે અને વેક્યૂમ ઓસિલેશન લંબાઈ અને દ્રવ્ય ઘનતા-આધારિત રીફ્રેક્શન લંબાઈ વચ્ચેના સંબંધની ચોક્કસ શરતો હેઠળ મહત્તમ બને છે જ્યાં ફર્મી કપલિંગ અચળાંક હોય છે. પ્રતિસરણની લંબાઈને તે અંતર તરીકે સમજવામાં આવે છે કે જેના પર સુસંગત સ્કેટરિંગથી દ્રવ્ય "તબક્કો" સમાન હોય છે. પ્રતિધ્વનિ સ્થિતિ ત્યારે આપવામાં આવે છે જ્યારે ન્યુટ્રિનો સિસ્ટમ પ્રતિધ્વનિ અનુભવે છે અને મિશ્રણ મહત્તમ બને છે. ખૂબ જ નાના માટે આ સ્થિતિ બને છે, એટલે કે મિશ્ર ન્યુટ્રિનોની પ્રણાલી માટે આઈગનફ્રીક્વન્સી લગભગ માધ્યમની આઈગનફ્રીક્વન્સીની બરાબર બને છે. પ્રતિધ્વનિ ઘનતા પ્રતિધ્વનિ સ્થિતિ દ્વારા જાણ કરવામાં આવે છેઃ અને ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યાની ઘનતા સાથે સીધો સંબંધ ધરાવે છે જો શૂન્યાવકાશ ઘનતા મહત્તમ મૂલ્ય સુધી પહોંચે, તો પ્રતિધ્વનિ ઘનતા શૂન્ય થઈ જાય છે. વધઘટ થતી ઘનતા ધરાવતા માધ્યમમાં, પોતે જ વધઘટ થાય છે-તેના મહત્તમ અને લઘુત્તમ મૂલ્યો વચ્ચેના અંતરાલને પ્રતિધ્વનિ સ્તર કહેવામાં આવે છે. સૌર ન્યુટ્રિનો અને એમએસડબલ્યુ અસર ઉચ્ચ-ઊર્જા સૌર ન્યુટ્રિનો માટે એમએસડબલ્યુ અસર મહત્વપૂર્ણ છે, અને અપેક્ષા તરફ દોરી જાય છે કે, સૌર મિશ્રણ કોણ ક્યાં છે. સડબરી ન્યુટ્રિનો ઓબ્ઝર્વેટરી (એસ. એન. ઓ.) માં આની નાટકીય રીતે પુષ્ટિ કરવામાં આવી હતી, જેણે સૌર ન્યુટ્રિનો સમસ્યાનું સમાધાન કર્યું છે. એસ. એન. ઓ. એ સૌર ઇલેક્ટ્રોન ન્યુટ્રિનોના પ્રવાહને કુલ ન્યુટ્રિનો પ્રવાહના <આઇ. ડી. 1> તરીકે માપ્યો (ઇલેક્ટ્રોન ન્યુટ્રિનો પ્રવાહ ચાર્જ કરેલ વર્તમાન પ્રતિક્રિયા દ્વારા માપવામાં આવે છે, અને તટસ્થ વર્તમાન પ્રતિક્રિયા દ્વારા કુલ પ્રવાહ). એસ. એન. ઓ. ના પરિણામો અપેક્ષાઓ સાથે સારી રીતે સહમત થાય છે. અગાઉ, કામિઓકાંડે અને સુપર-કામિઓકાંડેએ ચાર્જ કરંટ અને ન્યુટ્રલ કરંટ પ્રતિક્રિયાઓનું મિશ્રણ માપ્યું હતું, જે સમાન દમન સાથે એમએસડબલ્યુ અસરની ઘટનાને પણ ટેકો આપે છે, પરંતુ ઓછા આત્મવિશ્વાસ સાથે. બીજી બાજુ, ઓછી ઊર્જાવાળા સૌર ન્યુટ્રિનો માટે, દ્રવ્યની અસર નગણ્ય છે, અને શૂન્યાવકાશમાં ઓસિલેશનની ઔપચારિકતા માન્ય છે. સ્રોતનું કદ (એટલે કે. સૌર કોર) ઓસિલેશન લંબાઈ કરતાં નોંધપાત્ર રીતે મોટો છે, તેથી, ઓસિલેશન પરિબળ પર સરેરાશ, એક મેળવે છે. = 34° માટે આ પી ≈ 60 ટકાની ટકી રહેવાની સંભાવનાને અનુરૂપ છે. આ હોમસ્ટેક પ્રયોગ (સૌર ન્યુટ્રિનો સમસ્યાને જાહેર કરનાર પ્રથમ પ્રયોગ) દ્વારા ઓછી ઊર્જાના સૌર ન્યુટ્રિનોના પ્રાયોગિક અવલોકનો સાથે સુસંગત છે, ત્યારબાદ ગેલેક્સ, જી. એન. ઓ. અને સેજ (સામૂહિક રીતે, ગેલિયમ રેડિયોકેમિકલ પ્રયોગો), અને તાજેતરમાં, બોરેક્સિનો પ્રયોગ, જેણે પી. પી. (<420 કેવી), 7બી (862 કેવી), પી. ઈ. પી. (1.44 એમ. ઈ. વી.), અને 8બી (<15 એમ. ઈ. વી.) માંથી ન્યુટ્રિનોને અલગથી અવલોકન કર્યું હતું. એકલા બોરેક્સિનોના માપ એમએસડબલ્યુ પેટર્નની ચકાસણી કરે છે; જો કે આ બધા પ્રયોગો એકબીજા સાથે સુસંગત છે અને આપણને એમએસડબલ્યુ અસરના મજબૂત પુરાવા પૂરા પાડે છે. આ પરિણામોને રિએક્ટર પ્રયોગ કામલેન્ડ દ્વારા વધુ સમર્થન આપવામાં આવે છે, જે વિશિષ્ટ રીતે ઓસિલેશનના પરિમાણોને માપવામાં સક્ષમ છે જે અન્ય તમામ માપ સાથે પણ સુસંગત છે. સૌર ન્યુટ્રિનો માટે ઓછી ઊર્જા વ્યવસ્થા (એમએસડબલ્યુ અસર નજીવી છે) અને ઉચ્ચ ઊર્જા વ્યવસ્થા (દોલનની સંભાવના દ્રવ્ય અસરો દ્વારા નક્કી થાય છે) વચ્ચેનું સંક્રમણ લગભગ 2 એમઇવીના ક્ષેત્રમાં આવેલું છે. એમએસડબલ્યુ અસર પૃથ્વીમાં ન્યુટ્રિનો ઓસિલેશનમાં પણ ફેરફાર કરી શકે છે, અને નવા ઓસિલેશન અને/અથવા લેપ્ટોનિક સીપી ઉલ્લંઘન માટે ભાવિ શોધ આ ગુણધર્મનો ઉપયોગ કરી શકે છે. સુપરનોવા ન્યુટ્રિનો અને એમએસડબલ્યુ અસર સુપરનોવાની ગણતરી તમામ સ્વાદના ન્યુટ્રિનો અને એન્ટીન્યુટ્રિનોના ક્રમના ઉત્સર્જન માટે કરવામાં આવે છે, અને સુપરનોવા ન્યુટ્રિનો સુપરનોવાની ગુરુત્વાકર્ષણીય ઊર્જાનો લગભગ 99 ટકા હિસ્સો વહન કરે છે અને એમઇવી શ્રેણીમાં કોસ્મિક ન્યુટ્રિનોના સૌથી મજબૂત સ્રોત માનવામાં આવે છે. જેમ કે, વૈજ્ઞાનિકોએ એસ. એન. ન્યુટ્રિનો પર એમએસડબલ્યુ ગતિશીલતાની ક્રિયાનું અનુકરણ કરવાનો અને ગાણિતિક રીતે લાક્ષણિકતા આપવાનો પ્રયાસ કર્યો છે. એમએસડબલ્યુ સ્વાદ રૂપાંતરણની કેટલીક અસર એસએન 1987એમાં પહેલેથી જ જોવા મળી છે. સામાન્ય ન્યુટ્રિનો સમૂહ પદાનુક્રમના કિસ્સામાં, અને, તારાની અંદર સંક્રમણો થયા, પછી અને પૃથ્વીની અંદર દોલન કર્યું. ન્યુટ્રિનો દ્વારા પૃથ્વીની અંદર કામિઓકાંડે, આઇએમબી અને બક્સાન સુધીના અંતરમાં તફાવતોને કારણે, એમએસડબલ્યુ અસર આંશિક રીતે કામિઓકાંડે અને આઇએમબી ઊર્જા વર્ણપટની ઘટનાઓના તફાવતને સમજાવી શકે છે. ન્યુટ્રિનો ઓસિલેશન સંદર્ભો ગ્રંથસૂચિ ન્યુટ્રિનોસ એસ્ટ્રોપાર્ટિકલ ભૌતિકશાસ્ત્ર પણ જુઓ.