ஒரு முழு அணுக்கருவையே மெல்லத் தள்ளிய 1,555 நியூட்ரினோக்கள்

சில நேரங்களில், ஒரு நியூட்ரினோ ஓர் அணுவுக்குள் உள்ள ஒரு துகளைத் தாக்குவதில்லை; மாறாக முழு அணுக்கருவையும் ஒரே நேரத்தில் தாக்குகிறது; அந்த அணுக்கரு ஒரே தொகுதியாகப் பின்னுதைக்கிறது (recoils). இந்த “ஒத்திசைவான மீள்தன்மை நியூட்ரினோ–அணுக்கருச் சிதறல்” (coherent elastic neutrino-nucleus scattering) 1974-இல் முன்னுரைக்கப்பட்டது. அணுக்கரு முழுவதும் பங்கேற்பதால், மோதலுக்கான வாய்ப்பு பெருகுகிறது; எனவே சில கிலோகிராம் மட்டுமே எடையுள்ள கண்டறிவான்கள் அதைக் காண முடியும்.

அது முதலில் COHERENT கூட்டமைப்பால் (collaboration), ஒரு நியூட்ரான் மூலத்திலிருந்து வந்த நியூட்ரினோக்களைக் கொண்டு கண்டறியப்பட்டது. பெரிய கரும்பொருள் (dark matter) கண்டறிவான்களும், சூரியனிலிருந்து வரும் நியூட்ரினோக்களைக் கொண்டு அதற்கான சான்றுகளைப் பதிவு செய்துள்ளன. அணு உலைகள் மற்றொரு மூலம்: அவை குறைந்த ஆற்றல் கொண்ட, சுமார் 10 மில்லியன் எலக்ட்ரான்வோல்ட் வரையிலான எதிர்நியூட்ரினோக்களை உருவாக்குகின்றன. ஓர் அணு உலையில் முதல் கண்டறிதல் CONUS+-இடமிருந்தே வந்தது, 3.7 σ முக்கியத்துவத்துடன் (significance).

ஆற்றலின் ஒரு கிசுகிசுப்பு

சிக்கல், அந்த உதை எவ்வளவு சிறியது என்பதில்தான். ஓர் அணு உலையிலிருந்து வரும் ஓர் எதிர்நியூட்ரினோ, ஒரு ஜெர்மானிய அணுக்கருவை அதிகபட்சம் சில ஆயிரம் எலக்ட்ரான்வோல்ட்டுகளுடன் பின்னுதைக்கச் செய்கிறது. அந்த ஆற்றலில் 15 முதல் 20% மட்டுமே, கண்டறிவான் படிக்கக்கூடிய ஒரு மின் சமிக்ஞையாக மாறுகிறது. நிகழ்வுகள் அனைத்தும், கண்டறிவான் பதிவு செய்யக்கூடிய மிகக் குறைந்த ஆற்றலுக்குச் சற்று மேலே குவிகின்றன — அளவுத்திருத்தம் (calibration) மிகக் கடினமான இடம் சரியாக அதுவே.

உள்ளகத்துக்கு அருகே ஒரு கண்டறிவான்

CONUS+, சுவிட்சர்லாந்தில் உள்ள லைப்ஸ்டாட் அணு மின் நிலையத்தில் (Leibstadt), 3.6 ஜிகாவாட் வெப்பத்தை உருவாக்கும் ஓர் அணு உலையின் உள்ளகத்திலிருந்து 20.7 மீட்டர் தொலைவில் அமைந்துள்ளது. அது 2023 நவம்பர் முதல் இயங்கி வருகிறது. அதன் இரண்டாவது அளவீட்டுச் சுற்றுக்காக, மிகத் தூய்மையான ஜெர்மானியத்தாலான இரண்டு பெரிய படிகங்கள், மூலக் கண்டறிவான்களில் ஒன்றுடன் சேர்ந்தன: மொத்தம் 5.6 கிலோகிராம் செயல்படு நிறை (active mass). ஈயத்தாலும் போரான் கலந்த பிளாஸ்டிக்காலும் ஆன ஒரு கச்சிதமான கவசம், அண்ட மியூவான்களை (cosmic muons) நிராகரிக்கும் ஒரு கண்டறிவான், ரேடான் இல்லாத காற்றின் இடைவிடாத ஓட்டம் ஆகியவை பின்னணியைச் சுமார் 10,000 மடங்கு குறைக்கின்றன.

தரவுகள் 2025 பிப்ரவரி முதல் 2026 ஜூலை வரை எடுக்கப்பட்டன: அணு உலை இயங்கும்போது 1,296 கிலோகிராம்-நாட்கள், அது நிறுத்தப்பட்டிருந்தபோது 86.

கண்மூடி எண்ணுதல்

தம்மைத் தாமே ஏமாற்றிக்கொள்வதைத் தவிர்க்க, இயற்பியலாளர்கள் தங்கள் பகுப்பாய்வை அமைக்கும் வரை குறைந்த ஆற்றல் தரவுகளை மறைத்து வைத்து, பின்னர் கண்டறிவான்களை ஒவ்வொன்றாக வெளிப்படுத்தினர். முடிவு: 1,555 ± 152 நிகழ்வுகள். அறிகுறி அதன் நிச்சயமின்மையை விட 10.2 மடங்கு பெரியது. துகள் இயற்பியலின் நியம மாதிரி (Standard Model) 1,701 ± 198-ஐ முன்னுரைத்தது — 0.6 திட்ட விலக்கங்களுக்குள் (standard deviations) ஒத்துப்போதல்; அளந்ததற்கும் முன்னுரைத்ததற்குமான விகிதம் 0.91 ± 0.14.

ஒரு பயனுள்ள சரிபார்ப்பு: அணு உலை நிறுத்தப்பட்டிருக்கும்போது, பொருத்தம் 22 ± 29 நிகழ்வுகளைக் காண்கிறது, இது பூஜ்ஜியத்துடன் ஒத்துப்போகிறது. அணு உலையிலிருந்து வராத ஓர் அறிகுறி சுமார் 103-ஐத் தந்திருக்கும்.

அணு உலை இயங்கும்போது மூன்று கண்டறிவான்களிலும் பதிவான எண்ணிக்கைகள்: நியூட்ரினோ அறிகுறி (ஆரஞ்சு) பின்னணிகளுக்கு மேலே, வரம்புக்குச் சற்று மேலே அமர்ந்துள்ளது. — படம் 1, CONUS Collaboration (2026), arXiv:2610.37318.

இதுவரையிலான மிகப் பெரிய அறுவடை

ஆசிரியர்களின் கூற்றுப்படி, இது இதுவரை கண்டறியப்பட்ட இத்தகைய மோதல்களின் மிகப் பெரிய மாதிரித் தொகுப்பு; அணு உலை ஆற்றல்களில் மிகத் துல்லியமான அளவீடு; ஜெர்மானியம் மீதான COHERENT-இன் அண்மைய முடிவுக்கு ஒப்பான துல்லியத்துடன். எண்ணிக்கையின் மீதான நிச்சயமின்மை இப்போது 9.8%; முதல் சுற்றை விட ஏறக்குறைய மூன்று மடங்கு சிறியது.

இது, அணு உலைகளில் உள்ள பிற ஜெர்மானியச் சோதனைகள் நிர்ணயித்த மேல் வரம்புகளுடன் ஒத்துப்போகிறது. மாறாக, Dresden-II சோதனை அறிவித்த அறிகுறி, இது உட்பட அணு உலைகளில் உள்ள பிற ஜெர்மானியச் சோதனைகள் கண்ட வீதங்களை விடத் தெளிவாக அதிகமான ஒரு வீதத்துக்கு ஒத்திருக்கிறது.

இலக்கு அணுக்கருவில் உள்ள நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கைக்கு எதிராக மோதலின் வலிமை: CONUS+ (கருப்பு வைரம், ஜெர்மானியம்) அணு உலை வளைவின் (சிவப்பு) மீது அமைகிறது. — படம் 3, CONUS Collaboration (2026), arXiv:2610.37318.

வலுவற்ற விசையை எடைபோடுதல்

நியம மாதிரியில், மோதல் வீதம் அணுக்கருவின் “வலுவற்ற மின்னூட்டத்தின்” (weak charge) வர்க்கத்துடன் வளர்கிறது:

Q_W = N − (1 − 4 sin²θ_W) Z

இங்கு N, Z என்பவை அதன் நியூட்ரான்கள், புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கைகள்; θ_W என்பது வலுவற்ற கலப்புக் கோணம் (weak mixing angle), வலுவற்ற அணுக்கரு விசையின் ஓர் அளவுரு. எண்ணிக்கையிலிருந்து, குழுவினர் sin²θ_W = 0.225 ± 0.022 எனக் கண்டறிகின்றனர்; இது எதிர்பார்க்கப்பட்ட 0.2387-உடன் ஒத்துப்போகிறது. இவ்வகை அளவீடுகளில், இது மிகக் குறைந்த உந்தப் பரிமாற்றத்தில் (momentum transfer) விசையை ஆராய்கிறது.

இன்னும் எண்ணிக்கொண்டிருக்கிறது

அளவீடு இன்னும் பெரும்பாலும் நிகழ்வுகளின் எண்ணிக்கையாலேயே வரம்புக்குட்பட்டுள்ளது. இன்னும் ஓராண்டுத் தரவுகள் புள்ளியியல் நிச்சயமின்மையைச் சுமார் 5% ஆகக் குறைக்கும். வரம்பில் சிறந்த அளவுத்திருத்தமும், ஜெர்மானியம் பின்னுதை ஆற்றலை எவ்வாறு மாற்றுகிறது என்பதன் புதிய அளவீடுகளும், முன்னுரைப்பின் மீதான நிச்சயமின்மையைச் சுருக்க வேண்டும். அணு உலை நியூட்ரினோக்கள் முதல் கண்டறிதலிலிருந்து துல்லிய அளவீட்டை நோக்கி நகர்வதை ஆசிரியர்கள் காண்கின்றனர்.