டியூட்ரான்களின் உள் விவரங்கள் மற்றும் முறிவுகள் மீது ஒளிர்தல்

பொருளின் கட்டுமானத் தொகுதிகளை ஒன்றாக வைத்திருக்கும் “பசையை” நன்கு புரிந்துகொள்வதற்கு, எளிமையான அணுக்கருக்களான டியூட்ரான்களுக்குள் “பார்க்க” ஒரு வழியை விஞ்ஞானிகள் கண்டுபிடித்துள்ளனர். புதிய முடிவுகள் ஃபோட்டான்கள் (ஒளியின் துகள்கள்) டியூட்டரான்களுடன் மோதுவதால் வருகின்றன, அவை ஒரு நியூட்ரானுடன் பிணைக்கப்பட்ட ஒரு புரோட்டானால் ஆனது. இந்த மோதல்களில், ஃபோட்டான்கள் ஒரு எக்ஸ்-கதிர் கற்றை போல செயல்படுகின்றன, இது குளுவான்கள் எனப்படும் துகள்கள் டியூட்டரானுக்குள் எவ்வாறு ஒழுங்கமைக்கப்படுகின்றன என்பதற்கான கருத்தை வழங்குகின்றன. இந்த மோதல்கள் டியூட்ரானைப் பிரித்து, புரோட்டானையும் நியூட்ரானையும் ஒன்றாக வைத்திருப்பது பற்றிய நுண்ணறிவைக் கொடுக்கும்.

இயற்கையின் மிக எளிமையான கருவான டியூட்ரானைப் படிப்பதன் மூலம், விஞ்ஞானிகள் பிரபஞ்சத்தில் உள்ள அனைத்து புலப்படும் பொருள்களையும் உருவாக்கும் மிகவும் சிக்கலான அணுக்கருவைப் பற்றிய புரிதலைப் பெறுகின்றனர். டியூட்ரான்கள் பற்றிய இந்த ஆராய்ச்சி, குவார்க்குகள் மற்றும் குளுவான்களில் இருந்து அணுக்கருக்கள் எவ்வாறு வெளிப்படுகின்றன என்பதையும், அணுக்கருக்களின் நிறை எவ்வாறு குளுவான்களால் மாறும் வகையில் உருவாக்கப்படுகிறது என்பதையும் விளக்க உதவுகிறது. இரண்டு புரோட்டான்கள் ஒரு டியூட்ரானில் இணைவதில் தொடங்கும் சூரியனுக்குள் ஆற்றல் உற்பத்தியில் டியூட்ரான்களும் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன. டியூட்டரான்களைப் படிப்பது விஞ்ஞானிகளுக்கு இணைவு எதிர்வினைகளை நன்கு புரிந்துகொள்ள உதவும். இது பூமியில் மின்சாரத்தை உருவாக்க இணைவு சக்தியைப் பயன்படுத்துவதற்கான உத்திகளுக்கு வழிவகுக்கும்.

இந்த வேலையில், STAR ஒத்துழைப்பைச் சேர்ந்த விஞ்ஞானிகள், ஆற்றல் துறை பயனர் வசதியான Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC)-இல் டியூட்ரான்-தங்க மோதல்களில் இருந்து ஏற்கனவே உள்ள தரவுகளைப் பார்த்தனர். RHIC-இல், குளுவான்களின் பங்கை ஆராய ஆராய்ச்சியாளர்கள் வேகமாக நகரும் தங்க அயனிகளைச் சுற்றியுள்ள ஃபோட்டான்களைப் பயன்படுத்தலாம். எளிமையான அணுக்கருவான டியூட்ரானில் உள்ள குளுவான் இயக்கவியலைப் படிப்பதன் மூலம், விசை-கேரியர் துகள்களாகிய குளுவான்களின் பரவல் மற்றும் நடத்தை எவ்வாறு அணுக்கருக்கள் மிகவும் சிக்கலானதாக மாறுகிறது என்பதைப் பற்றி விஞ்ஞானிகள் புரிந்துகொள்கிறார்கள். இந்த வேலையில் ஆய்வு செய்யப்பட்ட RHIC மோதல்களில், விஞ்ஞானிகள் STAR டிடெக்டரைப் பயன்படுத்தி, இந்த இடைவினைகளில் உருவாக்கப்பட்ட துகள்களுக்கு டியூட்ரானுக்குள் உள்ள குளுவான்களில் இருந்து எவ்வளவு வேகம் மாற்றப்பட்டது என்பதைக் கண்காணிக்கும். அந்த உந்த பரிமாற்றமானது கருவின் உள்ளே குளுவான்கள் அமைந்துள்ள இடத்துடன் தொடர்புடையது என்பதால், விஞ்ஞானிகள் டியூட்ரானில் உள்ள குளுவான் விநியோகத்தை வரைபடமாக்க தரவைப் பயன்படுத்தினர். கூடுதலாக, ஒவ்வொரு ஃபோட்டான்-குளுவான் தொடர்பும் டியூட்ரானைத் திசைதிருப்புகிறது. மேலும் சில நேரங்களில் அதை உடைக்கிறது. குளுவான்கள் இந்த அணுக்கருக்களை எவ்வாறு ஒன்றாக வைத்திருக்கின்றன என்பதைப் பற்றி மேலும் அறிய, இந்த முறிவிலிருந்து வந்த “பார்வையாளர் நியூட்ரான்களை” STAR கண்காணித்தது.

அணுக்கருப் பொருளில் குளுவான்களின் பங்கைப் புரிந்துகொள்வது எலக்ட்ரான்-அயன் மோதலின் (EIC-Electron-Ion Collider) மையமாக இருக்கும், இது புரூக்ஹேவன் தேசிய ஆய்வகத்தில் திட்டமிடல் நிலைகளில் உள்ளது. EIC-ஆனது எலக்ட்ரான்களால் உருவாக்கப்பட்ட ஃபோட்டான்களைப் பயன்படுத்தி புரோட்டான்கள் மற்றும் அணுக்கருக்களுக்குள் குளுவான் விநியோகத்தை ஆய்வு செய்யவும், மேலும் கருக்களை உருவாக்க புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களை ஒன்றாக வைத்திருக்கும் விசையை ஆய்வு செய்யவும் முடிந்தது.

References:

• Huang, C. K., Broughton, D. P., Palaniyappan, S., Junghans, A., Iliev, M., Batha, S. H., & Favalli, A. (2022). High-yield and high-angular-fluence neutron generation from deuterons accelerated by laser-driven collisionless shock. Applied Physics Letters, 120(2), 024102.
• Forrest, C. J., Deltuva, A., Schröder, W. U., Voinov, A. V., Knauer, J. P., Campbell, E. M., & Stoeckl, C. (2019). Deuteron breakup induced by 14-MeV neutrons from inertial confinement fusion. Physical Review C, 100(3), 034001.
• Setze, H. R., Howell, C. R., Tornow, W., Braun, R. T., Trotter, D. G., Hussein, A. H., & Glöckle, W. (2005). Cross-section measurements of neutron-deuteron breakup at 13.0 MeV. Physical Review C, 71(3), 034006.