بیتے سارے سپرنووا دے چھڈے ہوئے نیوٹرینوواں دی اک مدھم جھلک

قابل مشاہدہ کائنات وچ کتے نہ کتے، ہر سکنٹ کجھ واری، کسے تارے دا مرکز ڈھیہ پیندا اے۔ امید ایہہ اے کہ ہر ڈھیہن بے حساب توانائی چھڈدا اے، لگ بھگ 10⁵³ erg (10⁴⁶ جول)، جیہدا لگ بھگ 99% نیوٹرینو لے جاندے نیں، یعنی لگ بھگ بے کمیت ذرے جو تقریباً ہر مادے وچوں آر پار لنگھ جاندے نیں۔ فیر وی نیڑلے سپرنووا توں نیوٹرینوواں دیاں بوچھاڑاں صدی وچ صرف کجھ واری آؤندیاں نیں۔ سپرنووا SN 1987A توں پھڑے گئے 24 نیوٹرینوواں توں لے کے، سپرنووا دے نیوٹرینو مُڑ پھڑنا نیوٹرینو فلکیات دا اک مرکزی مقصد رہیا اے۔

تاریاں دے بنن دے شروع توں ہر ڈھیہن دا جوڑ

اندر وڑن دا اک ہور راہ وی اے۔ تاریاں دے بنن دے شروع توں لے کے سارے مرکزی ڈھیہناں دے نیوٹرینو جوڑ لؤ، تے تہانوں کھلریا ہویا سپرنووا نیوٹرینو پچھوکڑ (diffuse supernova neutrino background، DSNB) لبھدا اے: اک اکسار وہاء (flux) جو ہر پاسیوں برابر آؤندا اے۔ ایہدا سپیکٹرم — ہر توانائی اُتے کِنے نیوٹرینو نیں — ایس بارے کجھ دسے گا کہ تارے کِداں ڈھیہندے نیں، ڈھیہناں دا کِنا حصہ بلیک ہول بناؤندا اے، تے کہکشاواں دی کیمیا کِداں بدلی۔

بہت ساریاں پیش گوئیاں موجود نیں۔ پانی تے مائع سنٹیلیٹر (liquid scintillator) والے ڈیٹیکٹراں وچ کھوجاں کیتیاں گئیاں نیں، پر ہن تیکر کسے نوں وی کوئی معنی خیز وادھا نہیں لبھا سی، تے ایہہ کھوج وی، جیویں تھلے دسیا گیا اے، حالے صرف اک اشارہ اے۔

اک لشکارا، فیر اک نیوٹرون

اک ڈھیہن ہر قسم دا نیوٹرینو چھڈدا اے۔ بہتیاں کھوجاں، ایہہ وی، اوہناں وچوں اک نوں نشانہ بناؤندیاں نیں، الیکٹران اینٹی نیوٹرینو (ν̄e)، اک پروٹون اُتے ہوون والے اک ردعمل راہیں:

ν̄e + p → e⁺ + n

پروٹون اک پوزیٹرون (e⁺، مثبت چارج والا الیکٹران) تے اک نیوٹرون بن جاندا اے۔ ایتھے کم دی توانائی دی حد وچ، لگ بھگ 10 توں 30 MeV (ملین الیکٹران وولٹ)، ایہہ ردعمل کسے نیوٹرینو دے الیکٹران نال ٹکرا کے مُڑن نالوں لگ بھگ سَو گُنا ودھ ممکن اے۔

Super-Kamiokande (SK) پانی دی اک دیو ٹینکی اے جیہنوں روشنی دے سینسر تکدے رہندے نیں، جاپان دے Gifu وچ Kamioka دی کان اندر؛ ایہہ تجزیہ ایہدے 22.5 کلو ٹن پانی نوں ورتدا اے۔ پانی وچوں تیزی نال لنگھدا چارج والا ذرہ روشنی دی اک مدھم مخروط (cone) چھڈدا اے، جیہنوں چیرینکوف روشنی (Cherenkov light) آکھدے نیں: پوزیٹرون دی روشنی نوں فوٹو ملٹی پلائر ٹیوباں (روشنی دے سینسر) ریکارڈ کردیاں نیں۔ نیوٹرون نوں تھوڑا چر مگروں کوئی ایٹمی نیوکلیئس پھڑ لیندا اے، جو روشنی دا اک دوجا، ودھ مدھم لشکارا چھڈدا اے: خالص پانی وچ لگ بھگ 200 مائیکرو سکنٹ مگروں، تے لگ بھگ 60 مگروں جدوں ایہدے وچ گیڈولینیم (gadolinium)، اک دھات جو نیوٹرون کتے سوکھے پھڑدی اے، 0.033% دے حساب نال گھولی جاندی اے۔ لشکارا تے فیر پھڑن ویکھنا — «نیوٹرون ٹیگنگ» (neutron tagging) — اہم اے، کیونکہ امید کیتا گیا سگنل ورھے وچ صرف کجھ واقعے اے۔

چھ مرحلیاں وچ 5,003 دن

ڈیٹا اکتوبر 2008 توں مارچ 2026 تیکر دا اے: ریکارڈنگ دے 5,003.0 دن، چھ مرحلیاں وچ۔ پہلے دو وچ خالص پانی ورتیا گیا۔ فیر ایہدے وچ گیڈولینیم سلفیٹ گھولیا گیا: 13 ٹن، فیر 26.1 ٹن ہور، جیہدے نال گیڈولینیم دے پھڑے ہوئے نیوٹروناں دا حصہ 50% توں 75% ہو گیا۔ ٹیگ کیتے گئے نیوٹروناں دا حصہ وی نال ای ودھیا: خالص پانی وچ 10–30%، سب توں اُچی مقدار اُتے 60–70%۔ اکتوبر 2023 وچ، ڈیٹیکٹر دوالے دھرتی دے مقناطیسی میدان نوں مکاؤن والیاں کوائلاں (coils) دی خرابی نے، مرمت ہوون تیکر، 191.8 دن کجھ سینسراں نوں مدھم کر دتا۔

چھ مرحلیاں دوران امیدوار واقعیاں دا ڈھیر لگدا جاندا اے: کُل (نیلا)، بالکل اک ٹیگ کیتے نیوٹرون نال (لال) یا ایہدے بغیر (ہرا)؛ گیڈولینیم پاؤن مگروں لال لکیر ودھ تکھی چڑھدی اے۔ — شکل 4، Abe تے ساتھی (2026)، arXiv:2610.35619۔

دس لکھ گُنا ودھ عام نقلی

کائناتی شعاعاں دے میوآن (muons، الیکٹران دے بھارے چچیرے، جو اوس ویلے بندے نیں جدوں کائناتی شعاعاں اُتلی فضا نال ٹکراؤندیاں نیں) پانی وچ آکسیجن دے نیوکلیئساں نوں توڑ کے تابکار آئسوٹوپ (radioactive isotopes) بنا دیندے نیں جنہاں دے ٹٹن (decays) لگ بھگ 20 MeV توں تھلے امید کیتے سگنل نالوں دس لکھ بمقابلہ اک تیکر ودھ ہوندے نیں۔ بہتے کوئی نیوٹرون نہیں چھڈدے، ایس لئی اک نیوٹرون دی شرط اوہناں نوں ہٹا دیندی اے۔ لیتھیم-9 (lithium-9) وکھرا اے: ایہہ ٹٹ کے اک الیکٹران تے اک نیوٹرون بن جاندا اے، سگنل دی پوری نقل (ادھی عمر: 0.178 سکنٹ)۔

فضائی نیوٹرینو (atmospheric neutrinos) دوجا جال نیں۔ کجھ کسے نیوکلیئس وچوں اک نیوٹرون کڈھ دیندے نیں تے گاما شعاعاں چھڈدے نیں، تے لشکارے تے نیوٹرون دے جوڑے دی نقل بن جاندے نیں۔ ہور اک میوآن بناؤندے نیں، جو کجھ مائیکرو سکنٹاں وچ ٹٹ کے الیکٹران بن جاندا اے؛ اک نیوٹرون نال، ایہہ جوڑا وی سگنل دی نقل کردا اے۔ نواں تجزیہ ایہہ شامل کردا اے:

• ایہناں گاما شعاعاں والے نقلیاں لئی اک مشین لرننگ (machine learning) فلٹر، جو اصلی سگنل دا 79% دی تھاں 89% رکھدا اے تے بچے ہوئے نقلیاں نوں ادھا کر دیندا اے، 10% توں 5%؛
• میوآن دے ٹٹن توں بنے الیکٹران نوں گیڈولینیم دی پھڑن توں وکھ پچھانن دا اک طریقہ، اوہناں واقعیاں نوں کٹن دی تھاں جیہدے نال پہلاں سگنل دا لگ بھگ 10% گواچ جاندا سی؛
• ودھ تنگ غیر یقینیاں: ایہناں فضائی واقعیاں دی شرح اُتے 70% دی تھاں 45%، بچے ہوئے لیتھیم-9 اُتے 50% دی تھاں 30%۔

اک چون اُلٹے پاسے جاندی اے۔ خالص پانی والے ورھیاں وچ، اوہناں واقعیاں وچ جنہاں نال بالکل اک ٹیگ کیتا نیوٹرون نہیں سی، فِٹ نوں 15.5 تے 21.5 MeV وچکار ناپیاں گئیاں توانائیاں اُتے اک وادھو حصہ لبھا، لگ بھگ اونا ای وڈا جِنا اوتھے امید کیتا گیا سپرنووا سگنل — لکھاریاں دے بقول، سب توں ودھ امکان ایہہ اے کہ ایہہ کائناتی شعاعاں دا بچیا ہویا ملبہ اے جیہنوں اوہناں دا ماڈل نہیں پھڑدا۔ اوہناں نے ہر مرحلے وچ ایہناں واقعیاں لئی دہلیز (threshold) ودھا کے 21.5 MeV کر دتی، تے بالکل اک ٹیگ کیتے نیوٹرون والے واقعیاں لئی ایہنوں 15.5 توں گھٹا کے 11.5 MeV کر دتا۔ رل کے، ایہناں دوہاں تبدیلیاں نے امید کیتے سگنل دا 13.9% گوا دتا۔

2.6 سگما کیہ دسدا اے، تے کیہ نہیں دسدا

آخری فِٹ سارے مرحلیاں، ڈیٹا دے چھ علاقیاں تے ست اجزاء نوں اکٹھا کردا اے: سگنل تے چھ پچھوکڑ۔ سگنل دی شکل لئی اک حوالے دے ماڈل (Horiuchi تے ساتھی، 2009) نال:

• سب توں چنگا فِٹ ہوون والا وہاء: 13.3 MeV توں اُتے فی مربع سینٹی میٹر فی سکنٹ 3.6 (+1.6/−1.5) اینٹی نیوٹرینو، یعنی SK وچ ورھے دے 4.8 (+2.2/−2.0) واقعے؛
• اہمیت (significance): 2.6 سگما؛
• صرف گیڈولینیم والے مرحلے (1,653.7 دن): 2.2 سگما؛ صرف خالص پانی والے مرحلے (3,349.3 دن): 1.4 سگما — گیڈولینیم دی کتے چنگی نیوٹرون ٹیگنگ ایہدے چھوٹے دورانیے اُتے بھاری پیندی اے؛
• سگنل دیاں دو ہور شکلاں 2.7 تے 2.6 سگما دیندیاں نیں؛
• وہاء اوس 2.1 توں 3.9 دی حد دے اُتلے سرے دے نیڑے اے جیہدی حوالے دا ماڈل پیش گوئی کردا اے۔

2.6 سگما دا کیہ مطلب اے؟ جے SK صرف پچھوکڑ ریکارڈ کر رہیا ہووے، سپرنووا دے کسے وی نیوٹرینو توں بغیر، تے اجیہا ڈیٹا اَن ہونا ہوندا: لکھاری اوس «پچھوکڑ دے سوا کجھ نہیں» والے مفروضے نوں 99.5% اعتماد دی سطح اُتے کمزور ٹھہراؤندے نیں۔ ایسے لئی اوہ ایہنوں مشاہدہ نہیں، اک اشارہ (indication) آکھدے نیں — اوہناں دے لفظاں وچ، ایس سگنل لئی پہلا اشارہ۔

ہر وہاء ڈیٹا نال کِنا ماڑا فِٹ بیٹھدا اے (کالا: سارے مرحلے؛ ٹٹویں لکیر: ہر مرحلہ وکھرا): خم 3.6 دے نیڑے سب توں تھلے اپڑدا اے، تے صفر وہاء اُتے ایہہ 2 سگما تے 3 سگما والیاں لکیراں دے وچکار چڑھ جاندا اے۔ — شکل 5، Abe تے ساتھی (2026)، arXiv:2610.35619۔

اک کچی گنتی، اک کمزور کھچاء

اک پرکھ جو سگنل دی کوئی شکل نہیں من دی — صرف 13.3 تے 31.3 MeV وچکار اک ٹیگ کیتے نیوٹرون والے امیدواراں دی گنتی کر کے اوہنوں امید کیتے پچھوکڑ نال ملاؤندی اے — صرف 1.8 سگما دا کھچاء (tension) دیندی اے۔ تے 17.3 MeV توں اُتے، نواں وہاء، فی مربع سینٹی میٹر فی سکنٹ 1.8 (+0.8/−0.7)، اپنیاں غیر یقینیاں دے اندر اوس 1.4 (+1.5/−1.2) نال میل کھاندا اے جو کولیبوریشن (collaboration) دی پچھلی کھوج نوں صرف گیڈولینیم والے ڈیٹا وچ لبھا سی۔