GISHIRIN TEKU YANA KAMA ƘWAYOYIN FATALWA

Manyan na’urorin hangen neutrino kamar IceCube da KM3NeT suna mayar da ƙanƙara ta halitta ko ruwan teku na’urorin ganowa: kilomita masu kubiki na abu mai haske-haske, da dubban na’urorin jin haske ke kallo. Sun kama neutrinos daga sararin samaniya mai nisa a manyan makamashi matuƙa. Amma a ƙananan makamashi, a cikin kewayon ’yan miliyoyin electronvolts (MeV), na’urorinsu sun yi nisa da juna da yawa don su ga mu’amalar neutrino ɗaya. Za su iya lura ne kawai da tashin gama-gari a cikin yawan ƙirgensu.

Wannan abin takaici ne, domin neutrinos na MeV suna ɗauke da bayanai masu daraja. Tauraro da ke rushewa a kusa — wato supernova ta rushewar tsakiya (core-collapse supernova) — yana sakin kusan 10⁵⁸ daga cikinsu, kai tsaye daga zuciyarsa. Wasu, da ake kira geoneutrinos, suna binciken cikin Duniya; waɗanda ke fitowa daga tashoshin nukiliya suna ba da damar auna daidai da sa ido daga nesa.

Siginar da ke zuwa a bugu biyu

Ana kama antineutrinos na electron ta hanyar wani tasiri da ake kira inverse beta decay: antineutrino ya bugi proton kuma ya samar da positron — tagwayen electron na antimatter — da neutron. Positron yana ba da walƙiyar haske nan take. Neutron yana yawo na ɗan lokaci, sannan wani ƙwayar tsakiya (nucleus) ya kama shi, wanda ke fitar da walƙiya ta biyu. Walƙiya biyu, kusa da juna a lokaci da wuri: alama da hayaniyar baya da wuya ta kwaikwaya.

A cikin ruwa tsantsa, hydrogen yana kama neutron bayan kusan microsecond 200, yana fitar da hasken gamma na 2.2 MeV kawai. Na’urorin ganowa masu cunkoso kamar Super-Kamiokande ko SNO+ za su iya ganinsa. A cikin na’urar hangen nesa ta teku mara cunkoso, da ke binne a cikin hayaniyar muons na sararin samaniya, hayaniyar na’urorin jin haske da tasirin radiyo na halitta — musamman potassium-40 da ke narke a cikin ruwan teku — kusan ba a iya ganinsa.

Chlorine ya kawo ceto

Ruike Cao, Iwan Morton-Blake, Donglian Xu da abokan aikinsu a Jami’ar Shanghai Jiao Tong sun nuna cewa ruwan teku ya riga ya ƙunshi maganin. Chlorine-35 yana da kusan kashi 0.25% kawai na ƙwayoyin tsakiya a cikin ruwan teku, amma yana kama neutrons masu jinkiri kusan sau 130 cikin sauƙi fiye da hydrogen (barns 43.6 idan aka kwatanta da 0.333 — barn shi ne ma’aunin da masana kimiyyar lissafi ke amfani da shi wajen auna damar da ƙwayar tsakiya ke da ita ta kama wata ƙwaya). Kuma kamunsa yana sakin jerin hasken gamma da ya kai kusan 8.6 MeV — makamashi ninki huɗu, don haka photons da yawa da za a gano.

Kamun ma yana da sauri: kusan microsecond 130 a cikin ruwan teku maimakon kusan 200 a cikin ruwa tsantsa. Gajeren jira yana nufin taga ta lokaci mafi ƙunci, da ƙarancin haɗuwar ba-zata.

Ninki biyu na nisa

Ƙungiyar ta kwaikwayi ra’ayin a cikin TRIDENT, na’urar hangen neutrino ta zamani mai zuwa da aka shirya a Tekun Kudancin China, wadda ya kamata ta sanya kayan aiki a cikin kusan kilomita masu kubiki 10 na ruwa da kusan igiyoyi 1,000 na na’urorin ganowa. Kowace na’ura tana ɗauke da ƙananan na’urorin jin haske 31, don haka za ta iya buƙatar da dama daga cikinsu su yi aiki a lokaci guda. Kwaikwayonsu ya haɗa da tasirin potassium-40 da aka auna a wurin da muons da har yanzu ke kaiwa zurfin kusan kilomita 3.

Matatai huɗu ne ke zaɓar antineutrinos: na’urorin jin haske nawa ne suka haska, jinkirin tsakanin walƙiyoyin biyu (ƙasa da millisecond 0.3), alƙiblar hasken, da hanawa (veto) idan na’urori maƙwabta sun ga muon da ke wucewa.

Ribar tana da girma. Ga tauraron gwaji mai nauyin Rana 27, TRIDENT za ta gano rushewar da muhimmanci (significance) na sigma 5 — ma’aunin da masana kimiyyar lissafi ke buƙata kafin su ce an gano wani abu, wato ƙasa da dama ɗaya cikin miliyan ɗaya cewa kwatsam ne — har zuwa kusan kiloparsec 50 (kiloparsec ɗaya kusan shekarun haske 3,260 ne) ta amfani da walƙiya ta farko kawai. Ƙara neutron da chlorine ya yi masa alama yana tsawaita hakan zuwa fiye da kiloparsec 100 — ninki biyu na nisan. Da wani samfurin supernova dabam (nauyin Rana 30), iyakar ganin tana girma daga kusan kiloparsec 60 zuwa 125.

Hagu: a cikin ruwan teku (shuɗi), kama neutrons yana zuwa da sauri kuma a bayyane fiye da a cikin ruwa tsantsa (ruwan lemu). Dama: yi wa neutron alama (ja) yana tura iyakar ganin supernova ta TRIDENT nesa fiye da siginar walƙiya ta farko ita kaɗai (shuɗi mai duhu). — Figure 2, Cao et al. (2026), arXiv:2610.30754.

An gwada a ƙarƙashin dutse

Don duba ƙa’idar, ƙungiyar ta saukar da na’urar TRIDENT ɗaya cikin tankin ruwa mai tan 0.5 a China Jinping Underground Laboratory, a ƙarƙashin dutse mai kauri kilomita 2.4 da ke toshe yawancin muons na sararin samaniya. Wani tushen americium–beryllium mai nisan santimita 30 ya samar da irin tsarin bugu biyu na antineutrino: hasken gamma, sannan neutron.

Sun gwada ruwa tsantsa, ruwa da aka sa gishiri daidai da yawan gishirin teku, da ruwa mai gishiri tare da ƙarin potassium chloride don kwaikwayon tasirin radiyo na teku. A cikin ruwa mai gishiri, ƙarin walƙiyoyi na biyu masu sauri ya bayyana, da muhimmanci sama da sigma 3.4 (ƙasa da ma’aunin sigma 5 na ganowa, amma nesa da kwatsam) da lokacin kamu na millisecond 0.14 ± 0.04 — daidai da ruwan teku. Da aka cire tushen, babu komai. Da ƙarin potassium, ƙarin ya yi rauni, kusan sigma 2.

Hagu: tsarin gwajin a Jinping. Dama: da tushen a cikin ruwa mai gishiri (baƙi), ƙarin gajerun jinkiri yana dacewa da kama neutron da aka kwaikwaya (layin ɗigo-ɗigo). — Figure 3, Cao et al. (2026), arXiv:2610.30754.

Teku cike da na’urorin ganowa

Marubutan suna ganin dabara iri ɗaya tana aiki a wasu na’urorin hangen nesa na ruwan teku da ke da na’urori masu ɗauke da na’urorin jin haske da yawa, kamar KM3NeT da P-ONE. Saboda gishirin ya riga ya kasance a can, suna kuma tunanin na’urorin gano antineutrino da aka warwatsa a cikin teku, kowanne an sanya shi don nasa manufa: taurari masu fashewa, tashoshin nukiliya ko cikin Duniya. Gishirin teku na halitta, a cewarsu, ya zama dukiya maimakon hayaniyar baya. Sakamakon ya dogara ne ga kwaikwayon na’urar hangen nesa da ake kan shirya ta, tare da gwajin tanki ɗaya.