Mikheyev–Smirnov–Wolfenstein effect
मिखेयेव-स्मिरनोव-वोल्फेंस्टीन प्रभाव (अक्सर पदार्थ प्रभाव के रूप में जाना जाता है) एक कण भौतिकी प्रक्रिया है जो अलग-अलग घनत्व के मामले में न्यूट्रिनो दोलनों को संशोधित करती है। एमएसडब्ल्यू प्रभाव मोटे तौर पर घनत्व-चर माध्यम में ध्वनि तरंगों के विभेदक मंदता के समान है, हालांकि इसमें तीन अलग-अलग क्वांटम क्षेत्रों की प्रसार गतिशीलता भी शामिल है जो विरूपण का अनुभव करते हैं। मुक्त स्थान में, न्यूट्रिनो आइगेनस्टेट की अलग-अलग दरों से मानक न्यूट्रिनो स्वाद दोलन होता है। पदार्थ के भीतर-जैसे कि सूर्य के भीतर-विश्लेषण अधिक जटिल है, जैसा कि मिखेयेव, स्मिरनोव और वोल्फेंस्टीन ने दिखाया है। यह उत्सर्जित न्यूट्रिनो स्वादों के व्यापक मिश्रण की ओर ले जाता है, जो सौर न्यूट्रिनो समस्या का एक सम्मोहक समाधान प्रदान करता है। अमेरिकी भौतिक विज्ञानी लिंकन वोल्फेंस्टीन द्वारा 1978 और 1979 में किए गए कार्यों से यह समझ में आया कि न्यूट्रिनो के दोलन मापदंड पदार्थ में बदल जाते हैं। 1985 में, सोवियत भौतिक विज्ञानी स्टानिस्लाव मिखेयेव और अलेक्सी स्मिरनोव ने भविष्यवाणी की कि पदार्थ के घनत्व में धीमी कमी न्यूट्रिनो मिश्रण को प्रतिध्वनित रूप से बढ़ा सकती है। बाद में 1986 में, फर्मीलैब के स्टीफन पार्क, कॉर्नेल विश्वविद्यालय के हंस बेथे और लॉस एलामोस राष्ट्रीय प्रयोगशाला के एस. पीटर रोसेन और जेम्स गेल्ब ने इस प्रभाव के विश्लेषणात्मक उपचार प्रदान किए। सार पदार्थ में इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो के आवेशित धारा के लोचदार आगे के प्रकीर्णन (यानी, कमजोर अंतःक्रिया) के कारण न्यूट्रिनो के तात्कालिक हैमिल्टनियन आइगेनस्टेट (द्रव्यमान आइगेनस्टेट) को बदल देती है। यह सुसंगत आगे का प्रकीर्णन विद्युत चुम्बकीय प्रक्रिया के अनुरूप है जो एक माध्यम में प्रकाश के अपवर्तक सूचकांक की ओर ले जाता है और इसे या तो शास्त्रीय अपवर्तक सूचकांक, या विद्युत क्षमता के रूप में वर्णित किया जा सकता है। विभिन्न न्यूट्रिनो के लिए क्षमता का अंतर औरः मिश्रित न्यूट्रिनो स्वादों (या तो इलेक्ट्रॉन, म्यूऑन या ताऊ) के विकास को प्रेरित करता है। द्रव्य की उपस्थिति में, प्रणाली का हैमिल्टनियन विभव के संबंध में बदल जाता हैः, जहाँ वैक्यूम में हैमिल्टनियन है। तदनुसार, द्रव्यमान आइगेनस्टेट और परिवर्तन के आइगेनवैल्यू, जिसका अर्थ है कि पदार्थ में न्यूट्रिनो का अब निर्वात की तुलना में एक अलग प्रभावी द्रव्यमान हैः चूँकि न्यूट्रिनो दोलन न्यूट्रिनो के वर्ग द्रव्यमान अंतर पर निर्भर करते हैं, इसलिए न्यूट्रिनो दोलन निर्वात की तुलना में अलग गतिशीलता का अनुभव करते हैं। वैक्यूम केस के समान, मिश्रण कोण आइगेनस्टेट के स्वादों के परिवर्तन का वर्णन करता है। द्रव्य में, मिश्रण कोण इलेक्ट्रॉनों की संख्या घनत्व और न्यूट्रिनो की ऊर्जा पर निर्भर करता हैः जैसे-जैसे न्यूट्रिनो घनत्व-भिन्न पदार्थ के माध्यम से फैलते हैं, बदलते हैं-और इसके साथ, आइगेनस्टेट के स्वाद। एंटीन्यूट्रिनो के साथ, वैचारिक बिंदु समान होता है लेकिन प्रभावी आवेश जो कमजोर अंतःक्रिया जोड़े (जिसे कमजोर आइसोस्पिन कहा जाता है) में एक विपरीत संकेत होता है। यदि न्यूट्रिनो के मार्ग के साथ पदार्थ का इलेक्ट्रॉन घनत्व बदलता है, तो न्यूट्रिनो का मिश्रण घनत्व के कुछ मूल्य पर अधिकतम तक बढ़ता है, और फिर वापस मुड़ जाता है; यह एक प्रकार के न्यूट्रिनो को दूसरे में प्रतिध्वनित रूपांतरण की ओर ले जाता है। सूर्य के बहुत बड़े इलेक्ट्रॉन घनत्वों पर प्रभाव महत्वपूर्ण है जहाँ इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो का उत्पादन होता है। उदाहरण के लिए, सडबरी न्यूट्रिनो वेधशाला (एस. एन. ओ.) और सुपर-कामियोकांडे में देखे गए उच्च-ऊर्जा न्यूट्रिनो मुख्य रूप से पदार्थ में उच्च द्रव्यमान आइगेनस्टेट के रूप में उत्पादित होते हैं, और सौर पदार्थ परिवर्तनों के घनत्व के रूप में बने रहते हैं। इस प्रकार, सूर्य से निकलने वाली उच्च ऊर्जा के न्यूट्रिनो एक निर्वात प्रसार आइगेनस्टेट में होते हैं, जिसमें डिटेक्टरों में आवेशित धारा प्रतिक्रियाओं द्वारा देखे जाने वाले इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो के साथ कम अतिव्याप्त होता है। एमएसडब्ल्यू प्रभाव में अनुनाद न्यूट्रिनो स्वाद मिश्रण अनुनाद का अनुभव करता है और निर्वात दोलन लंबाई और पदार्थ घनत्व-निर्भर अपवर्तन लंबाई के बीच संबंध की कुछ शर्तों के तहत अधिकतम हो जाता है जहां फर्मी युग्मन स्थिरांक है। अपवर्तन की लंबाई को उस दूरी के रूप में समझा जाता है जिस पर सुसंगत प्रकीर्णन से पदार्थ "चरण" के बराबर होता है अनुनाद स्थिति तब दी जाती है जब न्यूट्रिनो प्रणाली अनुनाद का अनुभव करती है और मिश्रण अधिकतम हो जाता है। बहुत कम समय के लिए यह स्थिति बन जाती है, यानी मिश्रित न्यूट्रिनो की एक प्रणाली के लिए आइगेनफ्रीक्वेंसी लगभग माध्यम की आइगेनफ्रीक्वेंसी के बराबर हो जाती है। अनुनाद घनत्व अनुनाद स्थिति द्वारा सूचित किया जाता हैः और सीधे इलेक्ट्रॉनों की संख्या घनत्व से संबंधित है यदि निर्वात घनत्व अधिकतम मूल्य तक पहुंच जाता है, तो अनुनाद घनत्व शून्य हो जाता है। उतार-चढ़ाव वाले घनत्व वाले माध्यम में, स्वयं में उतार-चढ़ाव होता है-इसके अधिकतम और न्यूनतम मूल्यों के बीच के अंतराल को अनुनाद परत कहा जाता है। सौर न्यूट्रिनो और एमएसडब्ल्यू प्रभाव उच्च ऊर्जा वाले सौर न्यूट्रिनो के लिए एमएसडब्ल्यू प्रभाव महत्वपूर्ण है, और इस उम्मीद की ओर ले जाता है कि सौर मिश्रण कोण कहाँ है। सडबरी न्यूट्रिनो वेधशाला (एस. एन. ओ.) में इसकी नाटकीय रूप से पुष्टि की गई, जिसने सौर न्यूट्रिनो समस्या का समाधान किया है। एस. एन. ओ. ने सौर इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो के प्रवाह को कुल न्यूट्रिनो प्रवाह का ~34% मापा (इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो प्रवाह को आवेशित धारा प्रतिक्रिया के माध्यम से मापा जाता है, और तटस्थ धारा प्रतिक्रिया के माध्यम से कुल प्रवाह)। एस. एन. ओ. के परिणाम अपेक्षाओं से अच्छी तरह सहमत हैं। इससे पहले, कामियोकांडे और सुपर-कामियोकांडे ने आवेशित धारा और तटस्थ धारा प्रतिक्रियाओं के मिश्रण को मापा, जो एक समान दमन के साथ एमएसडब्ल्यू प्रभाव की घटना का समर्थन करते हैं, लेकिन कम आत्मविश्वास के साथ। दूसरी ओर, कम ऊर्जा वाले सौर न्यूट्रिनो के लिए, पदार्थ प्रभाव नगण्य है, और निर्वात में दोलनों की औपचारिकता मान्य है। स्रोत का आकार (अर्थात। सौर कोर) दोलन की लंबाई से काफी बड़ा है, इसलिए, दोलन कारक पर औसत, एक प्राप्त करता है। = 34° के लिए यह पी ≈ 60 प्रतिशत की जीवित रहने की संभावना से मेल खाता है। यह होमस्टेक प्रयोग (सौर न्यूट्रिनो समस्या को प्रकट करने वाला पहला प्रयोग) द्वारा कम ऊर्जा वाले सौर न्यूट्रिनो के प्रयोगात्मक अवलोकनों के अनुरूप है, इसके बाद GALLEX, GNO, और SAGE (सामूहिक रूप से, गैलियम रेडियोकेमिकल प्रयोग), और, हाल ही में, बोरेक्सिनो प्रयोग, जिसने अलग से pp (<420 KeV), 7Be (862 KeV), pep (1.44 MeV), और 8B (<15 MeV) से न्यूट्रिनो का अवलोकन किया। अकेले बोरेक्सिनो के माप एमएसडब्ल्यू पैटर्न की पुष्टि करते हैं; हालाँकि ये सभी प्रयोग एक दूसरे के अनुरूप हैं और हमें एमएसडब्ल्यू प्रभाव का मजबूत प्रमाण प्रदान करते हैं। इन परिणामों को आगे रिएक्टर प्रयोग कामलैंड द्वारा समर्थित किया जाता है, जो विशिष्ट रूप से दोलन के मापदंडों को मापने में सक्षम है जो अन्य सभी मापों के अनुरूप भी हैं। कम ऊर्जा व्यवस्था (एमएसडब्ल्यू प्रभाव नगण्य है) और उच्च ऊर्जा व्यवस्था (दोलन संभावना पदार्थ प्रभावों द्वारा निर्धारित की जाती है) के बीच संक्रमण सौर न्यूट्रिनो के लिए लगभग 2 एमईवी के क्षेत्र में निहित है। एमएसडब्ल्यू प्रभाव पृथ्वी में न्यूट्रिनो दोलनों को भी संशोधित कर सकता है, और नए दोलनों और/या लेप्टोनिक सीपी उल्लंघन के लिए भविष्य की खोज इस गुण का उपयोग कर सकती है। सुपरनोवा न्यूट्रिनो और एमएसडब्ल्यू प्रभाव सुपरनोवा की गणना सभी स्वादों के न्यूट्रिनो और एंटीन्यूट्रिनो के क्रम के उत्सर्जन के लिए की जाती है, और सुपरनोवा न्यूट्रिनो सुपरनोवा की गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा का लगभग 99 प्रतिशत ले जाते हैं और एमईवी रेंज में ब्रह्मांडीय न्यूट्रिनो का सबसे मजबूत स्रोत माने जाते हैं। इस प्रकार, वैज्ञानिकों ने एस. एन. न्यूट्रिनो पर एम. एस. डब्ल्यू. गतिकी की क्रिया का अनुकरण और गणितीय रूप से लक्षण वर्णन करने का प्रयास किया है। एमएसडब्ल्यू स्वाद रूपांतरण का कुछ प्रभाव एसएन 1987ए में पहले ही देखा जा चुका है। सामान्य न्यूट्रिनो द्रव्यमान पदानुक्रम के मामले में, और, तारों के अंदर संक्रमण हुआ, फिर और पृथ्वी के अंदर दोलन हुआ। न्यूट्रिनो द्वारा पृथ्वी के भीतर कामियोकांडे, आईएमबी और बक्सन तक की दूरी में अंतर के कारण, एमएसडब्ल्यू प्रभाव आंशिक रूप से घटनाओं के कामियोकांडे और आईएमबी ऊर्जा स्पेक्ट्रम के अंतर की व्याख्या कर सकता है। न्यूट्रिनो दोलन संदर्भ ग्रंथ सूची न्यूट्रिनोस खगोलीय कण भौतिकी भी देखें।