کیہ روشنی روشنی نال ٹکرا کے مڑ سکدی اے؟

دو ٹارچاں انج چلاؤ کہ اوہناں دیاں شعاعاں اک دوجی نوں کٹن: ہر شعاع انج اگے ودھدی اے جیویں دوجی اوتھے ہے ای نہیں۔ ایہہ سپرپوزیشن دا اصول (superposition principle) اے، جو بصریات (optics) دے دل وچ اے۔ ایہہ ایس لئی سچ اے کہ برقی مقناطیسیت (electromagnetism) دیاں مساواتاں لکیری (linear) نیں، تے ایہہ روزمرہ دے تجربے نال میل کھاندا اے۔

1930 دے دہاکے وچ Euler، Heisenberg تے Kockel دے کم توں، فزکس دان جاندے نیں کہ ایہہ اصول پوری طرحاں ٹھیک نہیں۔ کوانٹم فزکس خلا نوں تھوڑے چِر دے اتار چڑھاؤ (fluctuations) نال بھر دیندی اے — کوانٹم الیکٹروڈائنامکس (quantum electrodynamics) وچ، الیکٹراناں تے پوزیٹراناں دے مجازی جوڑے (virtual pairs)۔ اوہناں راہیں، روشنی روشنی نوں محسوس کر سکدی اے۔ ایہدے دو نتیجے نکلدے نیں: روشنی توں روشنی دا کھلار (light-by-light scattering)، جتھے اک شعاع دوجی دے فوٹاناں نوں موڑ دیندی اے، تے خلا دا دوہرا انعطاف (vacuum birefringence)، جتھے خلا اک طاقتور میدان وچوں لنگھدی روشنی دی پولرائزیشن (polarization) بدل دیندا اے۔ اجے تیکر دوہاں وچوں کسے دی وی گھٹ توانائی اُتے تجرباتی تصدیق نہیں ہوئی، جتھے فوٹاناں کول الیکٹران دی کمیت نالوں کِتے گھٹ توانائی ہوندی اے۔

اک تیز لیزر دے مقابلے وچ ایکس رے

BIREF@HIBEF تعاون (collaboration) نے — لگ بھگ 80 کھوجی، جیہناں وچ Helmholtz Institute Jena تے Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf دیاں ٹیماں شامل نیں — جرمنی دے شہر Schenefeld وچ یورپی ایکس رے فری الیکٹران لیزر (European X-Ray Free-Electron Laser) اُتے ایہہ ٹکر ترتیب دتی:

• پمپ (pump): ReLaX لیزر، 23 فیمٹوسیکنڈ دیاں نیڑ-انفراریڈ (near-infrared) دھڑکناں جو 4 جول لے کے چلدیاں نیں، لگ بھگ 1.1 ضرب 1.4 مائیکرومیٹر دے نقطے اُتے فوکس کیتیاں جاندیاں نیں، تے 7.7 × 10²¹ واٹ فی مربع سینٹی میٹر تیکر اپڑدیاں نیں؛
• پروب (probe): 8.766 keV دیاں ایکس رے دھڑکناں، ہر اک وچ لگ بھگ 100 ارب فوٹان، جو پمپ وچ آہمو ساہمنے داغیاں جاندیاں نیں۔

پمپ دے تیز میدان نوں خلا نوں تھوڑا جیہا پولرائز (polarize) کرنا چاہیدا اے، تے کجھ ایکس رے فوٹاناں نوں اپنی پولرائزیشن پلٹ کے باہر نکلنا چاہیدا اے۔ مثالی حالات وچ وی، ایہہ لگ بھگ 10¹³ وچوں اک فوٹان اے — تے ایہہ فوٹان اوسے سمت وچ سفر کردے نیں جیہدے وچ باقی 100 ارب۔

ڈارک فیلڈ (dark-field) سیٹ اپ: اک تار ایکس رے شعاع وچ پرچھاواں پاؤندی اے، ٹکر اُتے بنیا کوانٹم خلا دا سگنل سوراخ (aperture) وچوں لنگھ جاندا اے، تے اک شعاع ونڈ (beam splitter) اوہدیاں دو پولرائزیشناں نوں وکھ کر دیندا اے۔ — شکل 1، Matheron، Šmíd et al. (2026)، arXiv:2611.04531۔

شعاع نوں پرچھاویں وچ لکاؤنا

چال اک ڈارک فیلڈ (dark field) اے۔ ٹنگسٹن دی اک پالش کیتی تار، 250 مائیکرومیٹر موٹی، ایکس رے شعاع دے فوکس ہون توں پہلاں اوہدے وچ رکھی جاندی اے۔ ایہہ اک پرچھاواں پاؤندی اے۔ فوکس اُتے پرچھاواں غائب ہو جاندا اے؛ اوہدے بعد، پرچھاواں فیر نظر آؤندا اے — پر ٹکر نال بنیا سگنل اوہدے اندر کھلر جاندا اے۔ فیر اک 40 مائیکرومیٹر دا سوراخ مکھ شعاع نوں روک دیندا اے تے پرچھاویں والے حصے نوں لنگھن دیندا اے، تے جرمینیم دا اک کرسٹل دوہاں پولرائزیشناں نوں دو فوٹان گنن والے ڈیٹیکٹراں اُتے ونڈ دیندا اے۔ مکھ شعاع دے صرف لگ بھگ اک ٹریلین وچوں 4 ایکس رے فوٹان پلٹی پولرائزیشن والے چینل وچ رِسے۔

پمپ 0.5 ہرٹز اُتے چلدا اے تے پروب 10 ہرٹز اُتے، ایس لئی ہر ٹکر دے نال پمپ توں بغیر 19 حوالہ شاٹ (reference shots) آؤندے نیں۔ 2,751 ٹکراں تے 52,441 حوالہ شاٹاں وچ، پلٹے ہوئے چینل نے پمپ نال فی شاٹ 0.4649 فوٹان گِنے، تے پمپ بغیر 0.4636: کوئی فرق نہیں۔ پچھوکڑ (background) گھٹاؤن توں بعد، وادھا فی شاٹ −0.0024 فوٹان سی، جو صفر نال میل کھاندا اے۔

اک خاموشی جو دس ارب گنا ودھ دسدی اے

ایہہ جانن لئی کہ خاموشی دا کیہ مطلب اے، ٹیم نے پورے تجربے دی نقل (simulation) کیتی، شعاع شعاع تے عدسہ عدسہ، ہر شاٹ دی ناپی ہوئی سیدھ دی خرابی (misalignment) سمیت۔ کوانٹم الیکٹروڈائنامکس پوری مہم لئی پلٹے ہوئے چینل وچ کُل صرف 0.0008 فوٹان دی پیشین گوئی کردی اے: اوس حد توں کِتے تھلے جو ایہہ دَور (run) پھڑ سکدا سی۔

نتیجہ اک اُتلی حد (upper limit) اے۔ 95% یقین نال، روشنی توں روشنی دا کھلار کوانٹم الیکٹروڈائنامکس دی پیشین گوئی کیتی قدر دا ودھ توں ودھ 70,000 گنا اے، 116 الیکٹران وولٹ دی ٹکر دی توانائی اُتے۔ 2,751 ٹکراں وچ 56 توں ودھ فوٹاناں دا سگنل نمایاں ہو جاندا۔ گھٹ توانائی اُتے پہلے تجربے صرف لگ بھگ دس ارب گنا کمزور حداں تیکر اپڑے سن۔

روشنی توں روشنی دے کھلار اُتے اُتلیاں حداں، کوانٹم پیشین گوئی دے مقابلے وچ (1 اُتے ٹٹی ہوئی لال لکیر): ایہہ تجربہ، 70,000 اُتے، گھٹ توانائی دے پہلے تجربیاں دے مقابلے وچ۔ — شکل 4، Matheron، Šmíd et al. (2026)، arXiv:2611.04531۔

پاڑا پورا کرنا

لکھاریاں دے مطابق، 70,000 دا پاڑا پہنچ توں باہر نہیں۔ ReLaX نوں اوہدے شائع کیتے گئے 8 جول تے 1 ہرٹز اُتے چلاؤن نال اوسے ویلے وچ 8 گنا ودھ سگنل ملے گا؛ موجودہ سہولت دیاں پابندیاں توں آزاد اک ڈارک فیلڈ بناوٹ (geometry) پچھوکڑ نوں رد کرن نوں اک ہزار گنا توں ودھ بہتر بنا دیوے گی؛ تیز ڈیٹیکٹر دس گنا یا اوہدے توں ودھ ہور فائدہ دین گے۔ رل کے، ایہناں بہتریاں نال تجربہ گاہ وچ روشنی دے روشنی نال ٹکرا کے کھلرن دا پہلا سدھا مشاہدہ ممکن ہو جانا چاہیدا اے — تے فیر اوہ دو عدد، a تے b، ناپے جا سکن گے جیہڑے کوانٹم الیکٹروڈائنامکس خلا دے ردعمل نوں دیندی اے۔