نیوٹران کی پوشیدہ مقناطیسیت آخرکار دیکھ لی گئی

اکیلا نیوٹران زیادہ دیر نہیں ٹکتا۔ یہ ایک پروٹون، ایک الیکٹران اور ایک اینٹی نیوٹرینو میں ٹوٹ جاتا ہے: یہ بیٹا انحطاط (beta decay) ہے، ایک ایسے عمل کی سادہ ترین صورت جو پوری نیوکلیائی طبیعیات میں پایا جاتا ہے۔ چونکہ آزاد نیوٹران کے گرد کوئی مرکزہ نہیں ہوتا، اس کا انحطاط ان الجھی ہوئی اصلاحات سے پاک ہوتا ہے جو نیوکلیائی پیمائشوں کو پیچیدہ بنا دیتی ہیں۔

1950 کی دہائی کی ایک پیش گوئی

کمزور قوت کے نظریے میں محفوظ ویکٹر کرنٹ (conserved vector current) نامی ایک اصول کمزور تعامل کے ایک حصے کو برقی مقناطیسیت سے جوڑتا ہے۔ اس کی نمایاں پیش گوئیوں میں سے ایک، جسے گیل مین نے پیش کیا، کمزور مقناطیسیت (weak magnetism) ہے: کمزور قوت میں ایک مقناطیس نما جزو ہوتا ہے، بالکل برقی مقناطیسی کرنٹ کی طرح۔ اس کی شدت، جسے g_M لکھا جاتا ہے، پروٹون اور نیوٹران کے مقناطیسی معیارِ اثر (magnetic moments) سے طے ہوتی ہے۔ پیش گوئی شدہ قدر 4.71 ہے۔

کمزور مقناطیسیت کچھ نیوکلیائی انحطاط میں دیکھی جا چکی ہے، جس کا آغاز لی، مو اور وو کی ایک کلاسیکی جانچ سے ہوا۔ لیکن آزاد نیوٹران کے انحطاط میں، جو سب سے صاف معاملہ ہے، اسے کبھی براہِ راست نہیں ناپا گیا تھا۔

دو نامعلوم، ایک پیمائش

مشکل درستی کی نہیں ہے۔ سب سے حساس مقدار بیٹا عدم تشاکل (beta asymmetry) ہے: الیکٹران نیوٹران کے اسپن کے لحاظ سے ہر سمت میں برابر نہیں نکلتے۔ کمزور مقناطیسیت اس عدم تشاکل کو تقریباً 1.4% بدل دیتی ہے، جو بہترین تجربے PERKEO III کی درستی کا آٹھ گنا ہے۔

لیکن عدم تشاکل ایک دوسرے عدد λ پر بھی منحصر ہے، جو انحطاط کے دو بنیادی ربط (couplings) کا تناسب ہے۔ ایک پیمائش ان دونوں کو الگ نہیں کر سکتی۔ اس لیے تجربہ کاروں نے کمزور مقناطیسیت کو اس کی پیش گوئی شدہ قدر پر مقرر کیا اور λ ناپنے کے لیے عدم تشاکل استعمال کیا۔

تعطل توڑنا

مریم کاماراسا-دومینے، مارتین گونزالیز-الونسو (IFIC، والنسیا) اور مارتین نوووا-برونے (IFIC اور IFAE، بارسلونا) λ کہیں اور سے لیتے ہیں۔ دو اچھی طرح ناپی گئی مقداریں اسے خود ہی طے کر دیتی ہیں:

• نیوٹران کی عمر، Particle Data Group کے انتخاب میں 878.36 سیکنڈ؛
• ان خاص نیوکلیائی انحطاط کی “Ft قدر” جو صرف کمزور قوت کے ویکٹر حصے کے ذریعے ہوتے ہیں، 3,070.01 سیکنڈ۔

یہ دونوں r_n τ_n (1 + 3λ²) = 2 Ft کے تعلق سے جڑی ہیں، جس سے λ = −1.27598 حاصل ہوتا ہے۔ λ طے ہو جانے کے بعد عدم تشاکل کی پیمائشیں کمزور مقناطیسیت کو ظاہر کرنے کے لیے آزاد ہو جاتی ہیں۔

5.1 سگما

نتیجہ: g_M = 4.47 ± 0.87، جو 4.71 کی پیش گوئی سے مطابقت رکھتا ہے۔ کمزور مقناطیسیت کے بغیر دنیا (g_M = 0) 5.1 سگما پر خارج ہو جاتی ہے، جو 5 سگما کی حد سے اوپر ہے۔ مصنفین اسے آزاد نیوٹران کے انحطاط میں کمزور مقناطیسیت کا پہلا مشاہدہ قرار دیتے ہیں۔

مشترکہ پابندیاں: سرخ پٹی عمر اور Ft سے آتی ہے، نیلی پٹی عدم تشاکل سے؛ ان کا تقاطع g_M کو طے کرتا ہے، صفر (نقطہ دار لکیر) سے دور اور پیش گوئی (ٹوٹی لکیر) کے قریب۔ — شکل 1، Camarasa-Domene, González-Alonso & Novoa-Brunet (2026)، arXiv:2610.26792، CC BY 4.0۔

نیوٹران کا ڈیٹا اندرونی اختلافات کے لیے مشہور ہے، عدم تشاکل کی پرانی اور نئی پیمائشوں کے درمیان اور عمر ناپنے کے دو طریقوں کے درمیان۔ اس لیے ٹیم نے ڈیٹا کے مختلف انتخاب کے ساتھ تجزیہ دہرایا۔ اہمیت (significance) 5.0 اور 6.1 سگما کے درمیان رہتی ہے، اور جب صرف جدید، باہم ہم آہنگ عدم تشاکل کی پیمائشیں استعمال کی جائیں تو 6.1 تک پہنچ جاتی ہے۔ ایک پچھلی عالمی فٹنگ، جس پر مصنفین میں سے ایک کے بھی دستخط تھے، میں 3 سگما کا اشارہ ملا تھا۔

انہوں نے یہ بھی جانچا کہ کیا عدم تشاکل کا توانائی پر انحصار مدد کر سکتا ہے۔ موجودہ درستی پر یہ پیمائش کو صرف چند فیصد بہتر کرے گا۔

اگلے قدم کے تین لیور

تینوں اجزا، یعنی عدم تشاکل، عمر اور نیوکلیائی Ft قدریں، باقی ماندہ غیر یقینی میں تقریباً برابر حصہ ڈالتے ہیں۔ ان تینوں میں سے کسی پر بھی نئی پیمائشیں، یا نیوکلیائی اصلاحات کے بہتر حسابات، اس پہلی جھلک کو اسٹینڈرڈ ماڈل کی ایک درست جانچ میں بدل دیں گے۔ تینوں محاذوں پر کام پہلے ہی جاری ہے۔