1,555 न्यूट्रिनो जिन्होंने पूरे नाभिक को धक्का दिया

कभी-कभी कोई न्यूट्रिनो परमाणु के भीतर किसी एक कण से नहीं, बल्कि पूरे नाभिक से एक साथ टकराता है, जो एक ही खंड की तरह पीछे हटता है। इस “सुसंगत प्रत्यास्थ न्यूट्रिनो-नाभिक प्रकीर्णन” (coherent elastic neutrino-nucleus scattering) की भविष्यवाणी 1974 में की गई थी। चूँकि पूरा नाभिक भाग लेता है, टक्कर की संभावना बढ़ जाती है, इसलिए केवल कुछ किलोग्राम वज़नी संसूचक (detectors) भी इसे देख सकते हैं।

इसे पहली बार COHERENT सहयोग (collaboration) ने एक न्यूट्रॉन स्रोत से आए न्यूट्रिनो के साथ पकड़ा था। बड़े डार्क-मैटर संसूचकों ने भी सूर्य से आए न्यूट्रिनो के साथ इसके साक्ष्य की सूचना दी है। नाभिकीय रिएक्टर एक और स्रोत हैं: वे कम ऊर्जा के प्रतिन्यूट्रिनो (antineutrinos) पैदा करते हैं, लगभग 10 मिलियन इलेक्ट्रॉनवोल्ट तक। किसी रिएक्टर पर पहली पहचान स्वयं CONUS+ ने की थी, 3.7 σ की सार्थकता (significance) के साथ।

ऊर्जा की एक फुसफुसाहट

पेच यह है कि धक्का कितना छोटा है। रिएक्टर से आया एक प्रतिन्यूट्रिनो जर्मेनियम के नाभिक को अधिक से अधिक कुछ हज़ार इलेक्ट्रॉनवोल्ट के साथ पीछे धकेलता है। उस ऊर्जा का केवल 15 से 20% ही ऐसे विद्युत संकेत में बदलता है जिसे संसूचक पढ़ सके। सभी घटनाएँ उस न्यूनतम ऊर्जा के ठीक ऊपर जमा हो जाती हैं जिसे संसूचक दर्ज कर सकता है — ठीक वहीं, जहाँ अंशांकन (calibration) सबसे कठिन है।

कोर के बगल में एक संसूचक

CONUS+ स्विट्ज़रलैंड के लाइबश्टाट नाभिकीय ऊर्जा संयंत्र (Leibstadt nuclear power plant) में, 3.6 गीगावाट ऊष्मा पैदा करने वाले एक रिएक्टर के कोर से 20.7 मीटर दूर स्थित है। यह नवंबर 2023 से चल रहा है। इसके दूसरे अभियान के लिए, अति-शुद्ध जर्मेनियम के दो बड़े क्रिस्टल मूल संसूचकों में से एक के साथ जोड़े गए: कुल मिलाकर 5.6 किलोग्राम सक्रिय द्रव्यमान। सीसे और बोरॉन-युक्त प्लास्टिक का एक सघन परिरक्षण (shield), कॉस्मिक म्यूऑन को खारिज करने वाला एक संसूचक, और रेडॉन-मुक्त हवा का निरंतर प्रवाह पृष्ठभूमि (background) को लगभग 10,000 गुना घटा देते हैं।

आँकड़े फ़रवरी 2025 से जुलाई 2026 तक लिए गए: रिएक्टर चालू रहते 1,296 किलोग्राम-दिन और बंद रहते 86।

आँख मूँदकर गिनती

खुद को धोखा देने से बचने के लिए, भौतिकविदों ने अपना विश्लेषण तैयार करते समय निम्न-ऊर्जा आँकड़ों को छिपाए रखा, फिर संसूचकों को एक-एक करके खोला। परिणाम: 1,555 ± 152 घटनाएँ। संकेत अपनी अनिश्चितता से 10.2 गुना बड़ा है। कण भौतिकी के मानक मॉडल (Standard Model) ने 1,701 ± 198 की भविष्यवाणी की थी — 0.6 मानक विचलन के भीतर सहमति, मापे गए और अनुमानित मान का अनुपात 0.91 ± 0.14।

एक उपयोगी जाँच: रिएक्टर बंद होने पर, फ़िट 22 ± 29 घटनाएँ पाता है, जो शून्य के अनुरूप है। जो संकेत रिएक्टर से न आया होता, वह लगभग 103 देता।

रिएक्टर चालू रहते तीनों संसूचकों में गणनाएँ: न्यूट्रिनो संकेत (नारंगी) पृष्ठभूमियों के ऊपर, दहलीज़ के ठीक ऊपर स्थित है। — चित्र 1, CONUS Collaboration (2026), arXiv:2610.37318.

अब तक की सबसे बड़ी पकड़

लेखकों के अनुसार, यह अब तक पकड़ी गई ऐसी टक्करों का सबसे बड़ा नमूना है, और रिएक्टर ऊर्जाओं पर सबसे सटीक मापन, जिसकी सटीकता जर्मेनियम पर COHERENT के हालिया परिणाम के तुलनीय है। गणना पर अनिश्चितता अब 9.8% है, जो पहले अभियान की तुलना में लगभग तीन गुना कम है।

यह रिएक्टरों पर अन्य जर्मेनियम प्रयोगों द्वारा निर्धारित ऊपरी सीमाओं से मेल खाता है। इसके विपरीत, Dresden-II प्रयोग द्वारा बताया गया संकेत उन दरों से स्पष्ट रूप से ऊँची दर के अनुरूप है जो रिएक्टरों पर अन्य जर्मेनियम प्रयोगों में, जिनमें यह प्रयोग भी शामिल है, देखी गई हैं।

लक्ष्य-नाभिक में न्यूट्रॉनों की संख्या के विरुद्ध टक्कर की प्रबलता: CONUS+ (काला हीरा, जर्मेनियम) रिएक्टर वक्र (लाल) पर स्थित है। — चित्र 3, CONUS Collaboration (2026), arXiv:2610.37318.

दुर्बल बल को तौलना

मानक मॉडल में, टक्कर की दर नाभिक के “दुर्बल आवेश” (weak charge) के वर्ग के साथ बढ़ती है:

Q_W = N − (1 − 4 sin²θ_W) Z

जहाँ N और Z उसके न्यूट्रॉनों और प्रोटॉनों की संख्याएँ हैं, और θ_W दुर्बल मिश्रण कोण (weak mixing angle) है, जो दुर्बल नाभिकीय बल का एक प्राचल (parameter) है। गणना से, टीम sin²θ_W = 0.225 ± 0.022 पाती है, जो अपेक्षित 0.2387 के अनुरूप है। इस प्रकार के मापनों में, यह बल को सबसे कम संवेग-स्थानांतरण (momentum transfer) पर जाँचता है।

गिनती जारी है

मापन अब भी मुख्य रूप से घटनाओं की संख्या से सीमित है। एक और वर्ष के आँकड़े सांख्यिकीय अनिश्चितता को लगभग 5% तक ले आएँगे। दहलीज़ पर बेहतर अंशांकन से, और इस बात के नए मापनों से कि जर्मेनियम पश्च-धक्के (recoil) की ऊर्जा को कैसे बदलता है, भविष्यवाणी पर अनिश्चितता घटनी चाहिए। लेखक रिएक्टर न्यूट्रिनो को पहली पहचान से सटीक मापन की ओर बढ़ते देखते हैं।