نیوٹرینو کے تین ڈیٹیکٹر، ایک فیصلہ

نیوٹرینو تین اقسام کے ہوتے ہیں، اور سفر کے دوران ایک قسم سے دوسری قسم میں بدلتے رہتے ہیں — یعنی وہ ارتعاش (oscillation) کرتے ہیں۔ فضائی نیوٹرینو نے یہ دکھانے میں، اور یہ ثابت کرنے میں کہ نیوٹرینو کی کمیت ہوتی ہے، مرکزی کردار ادا کیا۔ لیکن ان کمیتوں کے بارے میں ایک بنیادی سوال اب بھی کھلا ہے: ان کی ترتیب۔ کیا کمیت کی تیسری حالت تینوں میں سب سے بھاری ہے — یعنی “نارمل” ترتیب — یا سب سے ہلکی، یعنی “الٹی” ترتیب؟

مصنفین کے مطابق اس جواب کی اہمیت نیوٹرینو سے آگے تک جاتی ہے: اس کا تعلق نیوٹرینو کی ممکنہ “مایورانا” نوعیت سے ہے، جو ایک گہرا اور ابھی تک کھلا سوال ہے، اور یہ کونیاتی پیمائشوں سے بھی جڑتا ہے، جو فی الحال نارمل ترتیب کے حق میں ہیں۔

تین ڈیٹیکٹر، ایک فِٹ

ہارورڈ یونیورسٹی کے میاؤچن جن اور کارلوس آرگوئیلیس نے، پابلو فرنانڈیز-مینینڈیز (سانتیاگو دے کومپوستیلا) اور ایوان مارٹینیز-سولر (میڈرڈ اور ڈرہم) کے ساتھ مل کر، ان تین ڈیٹیکٹروں کا عوامی ڈیٹا یکجا کیا جو ایک ہی نیوٹرینو کا مشاہدہ کرتے ہیں:

• سپر-کامیوکانڈے (Super-Kamiokande)، جاپان کی ایک کان میں 50,000 ٹن پانی، خالص پانی کے دور کے اپنے تمام ڈیٹا کے ساتھ: 6,511 دن کا مشاہدہ۔
• آئس کیوب-ڈیپ کور (IceCube-DeepCore)، قطب جنوبی کی برف میں 1,450 سے 2,450 میٹر کی گہرائی میں دفن ایک ڈیٹیکٹر کا گنجان مرکزی حصہ: 8 سال کا ڈیٹا۔
• KM3NeT/ORCA، جو بحیرۂ روم میں ابھی زیرِ تعمیر ہے، اپنی پہلی چھ ڈیٹیکشن لائنوں کے ساتھ: 510 دن اور 5,828 واقعات۔

پچھلی کوششوں میں شائع شدہ نتائج کو بس جمع کر دیا جاتا تھا۔ یہاں تمام واقعات کے نمونوں کو ایک ساتھ فِٹ کیا گیا ہے۔ چونکہ تینوں ڈیٹیکٹر نیوٹرینو کا ایک ہی بہاؤ ایک ہی پانی سے تعامل کرتا ہوا دیکھتے ہیں، اس لیے اس بہاؤ اور ان تعاملات کی غیر یقینیاں ان سب میں مشترک ہیں۔ یوں ایک تجربے کے بڑے اعداد و شمار ان خامیوں کو محدود کرنے میں مدد دیتے ہیں جو بصورتِ دیگر کسی دوسرے تجربے کے نتائج کو دھندلا دیتیں۔

اس دوران ٹیم کو سپر-کامیوکانڈے کے عوامی ڈیٹا کے اجرا میں ایک خرابی (bug) ملی۔ اشتراکی ٹیم نے اس کی تصدیق کی اور ایک درست شدہ نسخہ فراہم کیا، جو یہاں اس کے عوامی اجرا سے پہلے ہی استعمال کیا گیا۔

اوپر: ہر ڈیٹیکٹر اور مجموعے (سیاہ) کے مطابق ارتعاش کے دو پیرامیٹرز کے لیے اجازت یافتہ علاقے۔ نیچے: مشاہدہ شدہ نتیجہ (سیاہ لکیر) ہزاروں ایسے مصنوعی تجربات کے مقابلے میں جو نارمل (نیلا) یا الٹی (نارنجی) ترتیب فرض کرتے ہیں۔ — شکل 1، Jin, Argüelles, Fernández-Menéndez & Martínez-Soler (2026)، arXiv:2610.12208، CC BY 4.0۔

ہر اشارہ جمع ہوتا جاتا ہے

اکیلے میں ہر ڈیٹیکٹر نارمل ترتیب کی طرف صرف ہلکا سا جھکتا ہے۔ یکجا کرنے پر ترجیح واضح ہو جاتی ہے: الٹی ترتیب کے تحت فِٹ ٹیسٹ شماریے کی 11.0 اکائیوں سے بدتر ہے۔ اسے امکان میں بدلنے کے لیے ٹیم نے الٹی ترتیب والی کائنات میں 4,397 فرضی تجربات کی نقل (سیمولیشن) کی۔ ان میں سے صرف 2 نے اصل ڈیٹا جتنا انتہائی نتیجہ دیا۔ الٹی ترتیب 99.95% اعتماد، یعنی 3.3 سگما پر خارج ہو جاتی ہے۔

یہ سگنل کہاں سے آتا ہے؟ 2 سے 10 ارب الیکٹران وولٹ کے درمیان توانائی والے نیوٹرینو جو زمین کے مینٹل اور مرکزے سے گزرتے ہیں، ترتیب کے لحاظ سے مختلف طریقے سے تبدیل ہوتے ہیں۔ نارمل ترتیب میں، جس مادے سے وہ گزرتے ہیں وہ اینٹی نیوٹرینو کے بجائے نیوٹرینو کی تبدیلی کو بڑھا دیتا ہے، اور تینوں ڈیٹیکٹر مل کر اس اضافے کا ردِعمل دکھاتے ہیں۔

مفت میں درستی

یہی فِٹ کسی پارٹیکل ایکسلریٹر کے بغیر نیوٹرینو کی دیگر خصوصیات بھی ناپتا ہے:

• وہ کمیتی فرق جو ان ارتعاشات کو چلاتا ہے، 2.2% تک، اور ایک مِکسنگ زاویہ 6.1% تک، جسے مصنفین ایکسلریٹر تجربات کے مقابلے کا قرار دیتے ہیں؛
• ایک مِکسنگ زاویہ جو زیادہ سے زیادہ ممکنہ قدر سے مطابقت رکھتا ہے؛
• CP کی خلاف ورزی والے فیز پر ایک حد بندی — یہ ایک ایسی مقدار ہے جو مادے اور ضدِ مادہ کے عدم توازن سے جڑی ہے — جو کسی بیم تجربے پر بالکل انحصار نہیں کرتی۔

ابھی دریافت نہیں

اس نتیجے کے ساتھ کئی احتیاطیں وابستہ ہیں۔ یہ عوامی ڈیٹا کا ایک آزادانہ دوبارہ تجزیہ ہے، تینوں اشتراکی ٹیموں کا سرکاری نتیجہ نہیں۔ ایک زیادہ محتاط شماریاتی معیار اہمیت کو 2.55 سگما تک کم کر دیتا ہے۔ فِٹ کا مجموعی معیار واجبی سا ہے (امکان 0.011)، جس کی وجہ ORCA کا ڈیٹا ہے، اور تینوں ڈیٹا سیٹ آپس میں 2.2 سگما کا ہلکا تناؤ دکھاتے ہیں۔ مصنفین بتاتے ہیں کہ مصنوعی ذہانت کے آلات نے، جن کے نام وہ نہیں بتاتے، مسودہ، گراف اور کوڈ تیار کرنے میں مدد کی۔

ان کا آئندہ کا نقطۂ نظر: ری ایکٹر تجربے JUNO کو اس فضائی ڈیٹا میں شامل کرنا، ان کے موٹے اندازے کے مطابق، جواب کو 4 سگما کے قریب لا سکتا ہے — ایک ایسا عدد جس کے لیے، بقول ان کے، ابھی ایک مکمل مشترکہ سیمولیشن درکار ہے۔ وہ لکھتے ہیں: “نارمل ترتیب افق پر نمودار ہو رہی ہے۔”