سمندر کا نمک بھوت ذرات کو پکڑ لیتا ہے

IceCube اور KM3NeT جیسی دیوہیکل نیوٹرینو دوربینیں قدرتی برف یا سمندری پانی کو شناخت کنندہ (detector) میں بدل دیتی ہیں: شفاف واسطے کے مکعب کلومیٹر، جن پر ہزاروں روشنی کے سینسر نظر رکھتے ہیں۔ انہوں نے گہری خلا سے بے پناہ توانائی والے نیوٹرینو پکڑے ہیں۔ لیکن کم توانائیوں پر، چند ملین الیکٹران وولٹ (MeV) کے دائرے میں، ان کے سینسر ایک اکیلے نیوٹرینو کے تعامل کو پکڑنے کے لیے ایک دوسرے سے بہت دور ہیں۔ وہ صرف اپنی گنتی کی شرح میں اجتماعی اضافہ ہی دیکھ سکتے ہیں۔

یہ افسوس کی بات ہے، کیونکہ MeV نیوٹرینو قیمتی معلومات لاتے ہیں۔ قریب کا ایک ڈھہتا ستارہ — قلب کے انہدام والا سپرنووا — ان میں سے تقریباً 10⁵⁸ خارج کرتا ہے، سیدھے اپنے دل سے۔ دوسرے، جنہیں جیونیوٹرینو کہتے ہیں، زمین کے اندرونی حصے کی جانچ کرتے ہیں؛ جوہری ری ایکٹروں سے آنے والے نیوٹرینو درست پیمائشوں اور دور سے نگرانی کو ممکن بناتے ہیں۔

دو تھاپوں والا اشارہ

الیکٹران اینٹی نیوٹرینو ایک تعامل کے ذریعے پکڑے جاتے ہیں جسے معکوس بیٹا انحطاط (inverse beta decay) کہتے ہیں: اینٹی نیوٹرینو ایک پروٹون سے ٹکراتا ہے اور ایک پوزیٹرون — الیکٹران کا ضد مادہ جڑواں — اور ایک نیوٹران پیدا کرتا ہے۔ پوزیٹرون فوراً روشنی کی ایک چمک دیتا ہے۔ نیوٹران کچھ دیر بھٹکتا ہے، پھر کوئی مرکزہ اسے پکڑ لیتا ہے، جو دوسری چمک خارج کرتا ہے۔ دو چمکیں، وقت اور جگہ میں قریب: ایک ایسی پہچان جس کی پس منظر کا شور شاذ و نادر ہی نقل کرتا ہے۔

خالص پانی میں نیوٹران کو تقریباً 200 مائیکرو سیکنڈ کے بعد ہائیڈروجن پکڑتا ہے، جو صرف 2.2 MeV کی ایک گاما شعاع خارج کرتا ہے۔ Super-Kamiokande یا SNO+ جیسے گھنے شناخت کنندے اسے دیکھ سکتے ہیں۔ ایک کم گھنی سمندری دوربین میں، جہاں یہ کائناتی میوآن، سینسروں کے شور اور قدرتی تابکاری — خاص طور پر سمندری پانی میں گھلے پوٹاشیم-40 — کے شور میں دب جاتی ہے، یہ تقریباً نظر نہیں آتی۔

کلورین مدد کو آتا ہے

شنگھائی جیاؤ تونگ یونیورسٹی کے روئیکے کاؤ، آئیون مورٹن-بلیک، دونگ لیان شو اور ان کے ساتھی نشاندہی کرتے ہیں کہ سمندری پانی میں حل پہلے سے موجود ہے۔ کلورین-35 سمندری پانی کے مرکزوں کا صرف تقریباً 0.25% ہے، لیکن یہ سست نیوٹرانوں کو ہائیڈروجن کے مقابلے میں تقریباً 130 گنا زیادہ آسانی سے پکڑتا ہے (43.6 بارن کے مقابلے میں 0.333 — بارن وہ اکائی ہے جس سے طبیعیات دان کسی مرکزے کے کسی ذرے کو پکڑنے کے امکان کو ناپتے ہیں)۔ اور اس کی گرفت سے تقریباً 8.6 MeV کی گاما شعاعوں کی ایک لڑی خارج ہوتی ہے — چار گنا زیادہ توانائی، یعنی پکڑنے کے لیے کہیں زیادہ فوٹون۔

گرفت تیز بھی ہے: سمندری پانی میں تقریباً 130 مائیکرو سیکنڈ، خالص پانی کے تقریباً 200 کے بجائے۔ کم انتظار کا مطلب ہے وقت کی تنگ کھڑکی، اور اتفاقی ملاپ کم۔

دوگنا دور تک

ٹیم نے اس خیال کی نقالی TRIDENT میں کی، جو بحیرۂ جنوبی چین میں منصوبہ بند اگلی نسل کی نیوٹرینو دوربین ہے، اور جس میں تقریباً 10 مکعب کلومیٹر پانی میں سینسر ماڈیولوں کی تقریباً 1,000 لڑیاں لگائی جانی ہیں۔ ہر ماڈیول میں روشنی کے 31 چھوٹے سینسر ہیں، اس لیے یہ شرط رکھی جا سکتی ہے کہ ان میں سے کئی بیک وقت متحرک ہوں۔ ان کی نقالی میں اس مقام پر ناپی گئی پوٹاشیم-40 کی سرگرمی اور وہ میوآن شامل تھے جو اب بھی تقریباً 3 کلومیٹر کی گہرائی تک پہنچتے ہیں۔

چار چھلنیاں اینٹی نیوٹرینو چنتی ہیں: کتنے سینسر روشن ہوتے ہیں، دونوں چمکوں کے درمیان وقفہ (0.3 ملی سیکنڈ سے کم)، روشنی کی سمت، اور ایک ویٹو جب پڑوسی ماڈیول کسی گزرتے میوآن کو دیکھیں۔

فائدہ بڑا ہے۔ 27 شمسی کمیتوں کے ایک معیاری ستارے کے لیے TRIDENT صرف پہلی چمک سے تقریباً 50 کلوپارسیک (ایک کلوپارسیک تقریباً 3,260 نوری سال کے برابر ہے) تک 5 سگما اہمیت کے ساتھ انہدام پکڑ لے گی — یہ طبیعیات دانوں کے ہاں دریافت کی کسوٹی ہے، یعنی محض اتفاق ہونے کا امکان دس لاکھ میں ایک سے بھی کم۔ کلورین سے نشان زد نیوٹران شامل کرنے سے یہ 100 کلوپارسیک سے آگے تک پہنچ جاتی ہے — دوگنا فاصلہ۔ سپرنووا کے ایک اور ماڈل (30 شمسی کمیتیں) کے ساتھ افق تقریباً 60 سے بڑھ کر 125 کلوپارسیک ہو جاتا ہے۔

بائیں: سمندری پانی (نیلا) میں نیوٹران کی گرفت خالص پانی (نارنجی) کے مقابلے میں تیز اور زیادہ نمایاں ہوتی ہے۔ دائیں: نیوٹران پر نشان لگانا (سرخ) TRIDENT کے سپرنووا افق کو صرف پہلی چمک کے اشارے (گہرا نیلا) سے کہیں آگے لے جاتا ہے۔ — شکل 2، Cao et al. (2026)، arXiv:2610.30754۔

ایک پہاڑ کے نیچے آزمائش

اصول کو جانچنے کے لیے ٹیم نے TRIDENT کا ایک ماڈیول چائنا جن پنگ زیرِ زمین تجربہ گاہ میں 0.5 ٹن پانی کے ایک ٹینک میں اتارا، 2.4 کلومیٹر چٹان کے نیچے جو زیادہ تر کائناتی میوآن کو روک دیتی ہے۔ 30 سینٹی میٹر دور ایک امریشیم–بیریلیم منبع نے اینٹی نیوٹرینو جیسا ہی دو تھاپوں والا نمونہ پیدا کیا: پہلے ایک گاما شعاع، پھر ایک نیوٹران۔

انہوں نے خالص پانی، سمندری پانی کے ارتکاز تک نمکین کیا گیا پانی، اور سمندر کی تابکاری کی نقل کے لیے اضافی پوٹاشیم کلورائیڈ والا نمکین پانی آزمایا۔ نمکین پانی میں تیز دوسری چمکوں کی زیادتی نظر آئی، 3.4 سگما سے زیادہ اہمیت (دریافت کی 5 سگما کی حد سے نیچے، مگر اتفاق سے کہیں آگے) اور 0.14 ± 0.04 ملی سیکنڈ کے گرفت کے وقت کے ساتھ — سمندری پانی کے مطابق۔ منبع ہٹایا تو کچھ نہیں۔ اضافی پوٹاشیم کے ساتھ زیادتی کمزور تھی، تقریباً 2 سگما۔

بائیں: جن پنگ میں آزمائشی ترتیب۔ دائیں: نمکین پانی میں منبع کے ساتھ (سیاہ) مختصر تاخیروں کی زیادتی نیوٹران کی نقلی گرفت (ٹوٹی لکیر) سے میل کھاتی ہے۔ — شکل 3، Cao et al. (2026)، arXiv:2610.30754۔

شناخت کنندوں سے بھرا سمندر

مصنفین دیکھتے ہیں کہ یہی ترکیب کئی سینسروں والے ماڈیولوں کی حامل دوسری سمندری دوربینوں، جیسے KM3NeT اور P-ONE، میں بھی کام کر سکتی ہے۔ چونکہ نمک پہلے سے موجود ہے، وہ سمندر میں بکھرے اینٹی نیوٹرینو شناخت کنندوں کا تصور بھی کرتے ہیں، ہر ایک اپنے ہدف کے لیے رکھا گیا: پھٹتے ستارے، جوہری ری ایکٹر یا زمین کا اندرونی حصہ۔ وہ لکھتے ہیں کہ سمندر کی قدرتی نمکینی پس منظر کے شور کے بجائے ایک اثاثہ بن جاتی ہے۔ نتائج ایک ابھی منصوبہ بندی کے مرحلے میں موجود دوربین کی نقالیوں اور ایک ٹینک کی آزمائش پر مبنی ہیں۔