نیوٹرینوز کو زمان و مکان میں کوئی جھاگ نہیں ملا

طبیعیات کے پاس ابھی تک کوانٹم ثقالت کا کوئی کارآمد نظریہ نہیں۔ لیکن زیادہ تر امیدوار نظریات ایک توقع میں شریک ہیں: انتہائی چھوٹے پلانک پیمانے پر زمان و مکان ہموار نہیں رہتا اور اتار چڑھاؤ کرنے لگتا ہے۔ ماہرینِ طبیعیات اسے زمان و مکان کا جھاگ کہتے ہیں۔ ایک ٹھوس تصویر مجازی بلیک ہولز کا ایک پس منظر ہے، خوردبینی اور لمحاتی، جو کم سے کم ممکنہ وقت میں ظاہر ہوتے اور بخارات بن کر اڑ جاتے ہیں۔

ایسا ایک اتار چڑھاؤ محسوس کیے جانے کے لیے بہت چھوٹا ہوگا۔ لیکن لمبا فاصلہ طے کرنے والا ذرہ ان کے اثرات جمع کر سکتا ہے۔ اس کا کوانٹم رویہ آہستہ آہستہ عام، کلاسیکی بے ترتیبی میں مدھم ہو جائے گا — اس عمل کو ڈی کوہیرنس (decoherence) کہتے ہیں۔

ایک کوانٹم گھڑی جو زمین کو پار کرتی ہے

نیوٹرینو جانچ کے لیے مثالی ذرات ہیں۔ ان پر کوئی برقی چارج نہیں ہوتا اور یہ صرف کمزور قوت اور ثقالت کو محسوس کرتے ہیں، اس لیے پورے کے پورے سیاروں کو بغیر رکاوٹ کے پار کر جاتے ہیں۔ اور ان میں ایک اندرونی کوانٹم گھڑی ہوتی ہے: ایک “ذائقے” (الیکٹران، میون یا ٹاؤ) میں پیدا ہونے والا نیوٹرینو سفر کے دوران دوسرے ذائقوں میں ارتعاش کرتا ہے۔ یہ ارتعاش (oscillation) ایک مداخلتی (interference) اثر ہے۔ اگر زمان و مکان کا جھاگ راستے میں نیوٹرینو کی کوانٹم حالت کو گڈمڈ کر دے تو یہ ارتعاش ماند پڑ جائے گا۔

اس کام کے لیے بہترین نیوٹرینو فضائی ہیں، جو کائناتی شعاعوں کے فضا سے ٹکرانے پر بنتے ہیں۔ جو نیچے سے آتے ہیں وہ زمین کو پار کر چکے ہوتے ہیں — اس کے پورے قطر تک — اور بہت اونچی توانائیوں تک پہنچتے ہیں، جہاں پلانک پیمانے سے جڑے اثرات کے سب سے مضبوط ہونے کی توقع ہے۔

IceCube کولیبوریشن نے دو تصورات کی جانچ کی کہ ایک مجازی بلیک ہول گزرتے نیوٹرینو کے ساتھ کیا کر سکتا ہے: اسے بے ترتیب طور پر کسی متعین حالت میں بدل دینا، یا اس کے اندرونی فیز کو کسی بے ترتیب مقدار سے کھسکا دینا۔

کائناتی شعاعوں کی بوچھاڑ سے آنے والا ایک میون نیوٹرینو زمین کو پار کر کے IceCube تک پہنچتا ہے۔ راستے میں ایک مجازی بلیک ہول (VBH) اس کا ذائقہ بدل سکتا ہے، اسے کسی کمیتی حالت پر منعکس (project) کر سکتا ہے، یا اس کا فیز کھسکا سکتا ہے۔ — شکل 1، IceCube Collaboration (2026)، arXiv:2610.14144۔

اس اثر کو ان کوانٹم نظاموں کی ایک معیاری مساوات بیان کرتی ہے جو اپنے ماحول میں “رستے” ہیں، یعنی لنڈبلاڈ مساوات:

ρ̇ = −i[H, ρ] − D[ρ]

پہلی رقم عام ارتعاش ہے؛ دوسری، D، ماند پڑنا (damping) ہے۔ اس کی قوت Γ کے بارے میں فرض کیا جاتا ہے کہ یہ توانائی کے ساتھ ایک قوت کے قانون (power law) کے مطابق بڑھتی ہے، Γ(E) = Γ₀ (E/E₀)ⁿ، اور ٹیم نے n = 0، 1، 2 اور 3 کی جانچ کی۔ n = 2 کی صورت سب سے زیادہ مدلل ہے، کیونکہ یہ اسٹرنگ تھیوری کے کئی حسابات میں ظاہر ہوتی ہے۔

368,071 نیوٹرینو، کوئی دھندلاہٹ نہیں

IceCube انٹارکٹیکا کی ایک مکعب کلومیٹر برف ہے جس پر 5,160 روشنی کے سینسرز نظر رکھتے ہیں۔ ٹیم نے 10.7 سال کا ڈیٹا استعمال کیا: 368,071 میون نیوٹرینو جو زمین کے آر پار اوپر آئے، 0.5 سے 100 TeV تک کی توانائیوں کے ساتھ — جو اس اثر کی IceCube کی پچھلی تلاش سے دس گنا زیادہ ہے۔ تجزیہ اندھا دھند (blind) کیا گیا، اور نتیجہ ظاہر کیے جانے سے پہلے ہر جانچ کا کامیاب ہونا ضروری تھا۔

فیصلہ: ڈیٹا ہر جگہ تین ذائقوں کے عام ارتعاش سے میل کھاتا ہے۔ جہاں ڈی کوہیرنس سب سے زیادہ اثر دکھاتی، وہاں کوئی کمی نہیں۔

نئی بالائی حدیں (سرخ ستارے) پچھلے تجربات کے مقابلے میں۔ n = 3 کے لیے ستارہ اس سبز لکیر سے نیچے آتا ہے جو پلانک پیمانے پر ایک “فطری” اثر کی نشاندہی کرتی ہے۔ — شکل 6، IceCube Collaboration (2026)، arXiv:2610.14144۔

• n = 2 اور n = 3 کے لیے یہ حدیں IceCube کی پچھلی حدوں سے دس گنا سے زیادہ بہتر ہیں۔ یہ بہتری بنیادی طور پر سب سے زیادہ توانائی والے نیوٹرینوز سے آتی ہے۔
• n = 2 کے لیے، دونوں ماڈلز میں، 1 TeV پر ڈی کوہیرنس کی قوت 7.26 × 10⁻¹⁹ الیکٹران وولٹ سے کم ہونی چاہیے۔
• n = 3 کے لیے حدیں اب پلانک پیمانے کی “فطری” توقع سے نیچے پہنچ گئی ہیں — وہ قدر جو یہ فرض کر کے حاصل ہوتی ہے کہ پلانک توانائی پر یہ اثر خود پلانک پیمانے جتنا مضبوط ہو جاتا ہے۔ n = 3 کے لیے یہ سطح پہلی بار حاصل ہوئی ہے۔

توقع سے بہتر چھپا ہوا

اگر زمان و مکان کا جھاگ اس طرح نیوٹرینو کے ارتعاش کو ماند کرتا ہے، تو اسے پلانک پیمانے کے فطری تخمینے کی پیش گوئی سے زیادہ دبا ہوا ہونا چاہیے — کسی اضافی میکانزم کے ذریعے، یا توانائی پر ایسے انحصار کے ساتھ جو سادہ قوت کا قانون نہ ہو۔ مصنفین انہیں ماڈلز کی اس قسم پر اب تک کی سب سے سخت پابندیاں قرار دیتے ہیں۔

اس جانچ کے کچھ اندھے پہلو ہیں۔ IceCube ایک ایک کر کے نیوٹرینو اور اینٹی نیوٹرینو میں فرق نہیں کر سکتا، اس لیے تجزیہ فرض کرتا ہے کہ دونوں ایک ہی طرح برتاؤ کرتے ہیں۔ اور ماڈلز جان بوجھ کر سادہ رکھے گئے ہیں، ماند پڑنے کے ایک ہی پیرامیٹر کے ساتھ۔ بڑے نمونے، خاص طور پر مجوزہ IceCube-Gen2 ڈیٹیکٹر سے، اس تلاش کو مزید آگے لے جائیں گے۔