1949 का न्यूट्रिनो शोधपत्र

शोधपत्र

दिसंबर 1949 में, Journal of Experimental and Theoretical Physics (JETP) ने चार पृष्ठों का एक शोधपत्र प्रकाशित किया जो प्रकृति के सबसे मायावी कणों में से एक के बारे में हमारी समझ को चुपचाप पुनर्गठित कर देगा। “β-raspad RaE” (RaE का β-क्षय) शीर्षक वाला, A.S. Zavelsky, G.Ya. Umarov, और S.Kh. Matushevsky द्वारा यह लेख Radium E (Bismuth-210) के बीटा-स्पेक्ट्रम के सावधानीपूर्ण प्रायोगिक माप प्रस्तुत करता था — और इसके डेटा में न्यूट्रिनो द्रव्यमान के बारे में एक निष्कर्ष छिपा था जो अपने समय से दशकों आगे था।

यह शोधपत्र 18 जुलाई, 1949 को संपादकीय बोर्ड द्वारा प्राप्त हुआ था — मॉस्को राज्य विश्वविद्यालय में उमारोव के प्रसिद्ध शोध प्रबंध रक्षा से केवल कुछ महीने पहले, जहाँ उन्होंने ठीक इसी प्रश्न पर स्वयं लेव लान्दाउ से वाद-विवाद किया।

मूल लेख स्कैन

मूल लेख की निम्नलिखित स्कैन जॉर्जिया के राष्ट्रीय पुस्तकालय द्वारा सौजन्य से प्रदान की गई हैं।

JETP, खंड 19, अंक 12 — दिसंबर 1949। USSR विज्ञान अकादमी, मॉस्को–लेनिनग्राद।

पृष्ठ 1136–1137: “β-raspad RaE” — A.S. Zavelsky, G.Ya. Umarov, S.Kh. Matushevsky। चित्र 1: RaE का प्रायोगिक β-स्पेक्ट्रम। चित्र 2: सतत β-स्पेक्ट्रम का ऊपरी सीमा क्षेत्र।

पृष्ठ 1138–1139: जटिल β-स्पेक्ट्रम का आंशिक मानक रूपों में पृथक्करण (चित्र 3)। सीसे में γ-किरण अवशोषण (चित्र 4)। प्रायोगिक β-स्पेक्ट्रम की निचली सीमा (चित्र 5)। न्यूट्रिनो द्रव्यमान पर महत्वपूर्ण अंश: “इस द्रव्यमान का परिमाण 1/50 – 1/100 m₀c² से अधिक नहीं है।”

पृष्ठ 1140: RaE और RaD के β-स्पेक्ट्रा की अवशोषण वक्र (चित्र 6)। RaD की ऊपरी सीमा: 33 ± 5 keV। संपादकीय बोर्ड द्वारा 18 जुलाई, 1949 को प्राप्त। 13 संदर्भों की ग्रंथ सूची।

इस लेख की एक प्रति जॉर्जिया के राष्ट्रीय पुस्तकालय द्वारा सौजन्य से प्रदान की गई।

शोधपत्र ने क्या सिद्ध किया

प्रयोग में अनुप्रस्थ चुंबकीय फोकसिंग (वक्रता त्रिज्या ρ = 125 mm) वाले एक बीटा-स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग किया गया। शोधकर्ताओं ने कई स्वतंत्र डिटेक्टरों: एक मूल कण गणक, संयोग गणक, और FP-54 लैंप के साथ एक Faraday सिलिंडर का उपयोग करके RaE (Bismuth-210) के पूर्ण β-स्पेक्ट्रम को मापा।

उनके प्रमुख निष्कर्ष थे:

• जटिल स्पेक्ट्रम: RaE का β-स्पेक्ट्रम मूल नहीं बल्कि जटिल है, जो कम से कम दो आंशिक स्पेक्ट्रा से बना है। मानक Sargent आरेख वक्र 1 का 92% और वक्र 2 का 8% योगदान है, जिसमें दूसरी ऊपरी सीमा 1080 ± 5 keV पर है।
• ऊपरी सीमा: प्राथमिक ऊपरी सीमा एक्सट्रापोलेशन द्वारा 1165 ± 5 keV निर्धारित की गई।
• मंद इलेक्ट्रॉन: β-स्पेक्ट्रम में बड़ी संख्या में मंद इलेक्ट्रॉन खोजे गए, जो Fermi के सिद्धांत का खंडन करते हैं और नई सैद्धांतिक व्याख्या की आवश्यकता रखते हैं।
• न्यूट्रिनो द्रव्यमान: ऊपरी सीमा के निकट इलेक्ट्रॉन ऊर्जा वितरण से, लेखकों ने न्यूट्रिनो विराम द्रव्यमान पर एक ऊपरी सीमा स्थापित की: इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान (m₀c²) के 1/50 से 1/100 से अधिक नहीं।

यह क्यों महत्वपूर्ण था

1949 में, प्रचलित वैज्ञानिक सहमति यह थी कि न्यूट्रिनो का द्रव्यमान लगभग इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान का 0.3 से 0.8 गुना था। उमारोव और उनके सह-लेखकों का इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान के 1/50 से 1/100 का अनुमान क्रांतिकारी था — इसका तात्पर्य था कि न्यूट्रिनो किसी की भी धारणा से कहीं अधिक हल्का था।

यह अनुमान मॉस्को राज्य विश्वविद्यालय में उमारोव के शोध प्रबंध रक्षा का केंद्रबिंदु बना, जहाँ लेव लान्दाउ — महानतम सोवियत सैद्धांतिक भौतिकविद् — ने उनके निष्कर्ष को चुनौती दी। वाद-विवाद तीव्र था, लेकिन MSU परिषद ने सर्वसम्मति से (43–0) उमारोव के पक्ष में मतदान किया।

“शोध प्रस्तुतकर्ता अपनी राय के साथ रहा, और प्रतिपक्षी अपनी राय के साथ।”

— लेव लान्दाउ, उमारोव के शोध प्रबंध रक्षा की आधिकारिक समीक्षा, 1949

प्रमाणीकरण

इतिहास ने उमारोव को सही साबित किया। आधुनिक कण भौतिकी ने स्थापित किया है कि न्यूट्रिनो का द्रव्यमान असाधारण रूप से छोटा है — एक इलेक्ट्रॉन वोल्ट के अंशों की कोटि का, लगभग इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान का दस लाखवाँ हिस्सा। उमारोव की 1949 की 1/50 से 1/100 की ऊपरी सीमा उनके समय की 0.3–0.8 सहमति की तुलना में वास्तविकता के कहीं अधिक निकट थी।

1956 में, अमेरिकी भौतिकविदों Clyde Cowan और Frederick Reines ने न्यूट्रिनो का पहला प्रत्यक्ष पता लगाने में सफलता प्राप्त की। Reines को 1995 में इस खोज के लिए भौतिकी का नोबेल पुरस्कार प्रदान किया गया — उस कण के अस्तित्व की पुष्टि करते हुए जिसके द्रव्यमान को उमारोव ने सात वर्ष पूर्व इतनी सटीकता से सीमित किया था।

1981 में, महान खगोल भौतिकीविद् Ya.B. Zeldovich और M.Yu. Khlopov ने Uspekhi Fizicheskikh Nauk में न्यूट्रिनो द्रव्यमान पर ब्रह्मांडीय बाधाओं पर एक ऐतिहासिक शोधपत्र प्रकाशित किया। उनकी समीक्षा ने 13 नोबेल पुरस्कार विजेताओं के शोध के साथ उमारोव के प्रारंभिक कार्य को उद्धृत किया — लेनिनग्राद की एक प्रयोगशाला में 1949 के उस प्रयोग के स्थायी महत्व का प्रमाण।

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