1,555 نیوٹرینو جنہوں نے ایک پورے مرکزے کو ہلکا سا دھکا دیا

بعض اوقات کوئی نیوٹرینو ایٹم کے اندر کسی ایک ذرے سے نہیں ٹکراتا، بلکہ بیک وقت پورے مرکزے سے، جو ایک ہی بلاک کی طرح پیچھے ہٹتا ہے۔ اس “مربوط لچکدار نیوٹرینو-مرکزہ انتشار” (coherent elastic neutrino-nucleus scattering) کی پیش گوئی 1974 میں کی گئی تھی۔ چونکہ پورا مرکزہ اس میں حصہ لیتا ہے، اس لیے ٹکر کا امکان بڑھ جاتا ہے، چنانچہ صرف چند کلوگرام وزنی سراغ رساں (detectors) اسے دیکھ سکتے ہیں۔

اسے سب سے پہلے COHERENT اشتراک (collaboration) نے، ایک نیوٹرون ماخذ کے نیوٹرینو کے ساتھ، دریافت کیا۔ تاریک مادّے کے بڑے سراغ رسانوں نے بھی سورج کے نیوٹرینو کے ساتھ اس کے شواہد کی اطلاع دی ہے۔ جوہری ری ایکٹر ایک اور ماخذ ہیں: وہ کم توانائی کے ضد نیوٹرینو پیدا کرتے ہیں، تقریباً 10 ملین الیکٹران وولٹ تک۔ کسی ری ایکٹر پر پہلی دریافت خود CONUS+ نے کی تھی، 3.7 σ کی معنویت (significance) کے ساتھ۔

توانائی کی ایک سرگوشی

مشکل یہ ہے کہ دھکا کتنا چھوٹا ہے۔ ری ایکٹر سے آنے والا ایک ضد نیوٹرینو جرمینیئم کے مرکزے کو زیادہ سے زیادہ چند ہزار الیکٹران وولٹ کے ساتھ پیچھے ہٹاتا ہے۔ اس توانائی کا صرف 15 سے 20% ایک برقی سگنل میں بدلتا ہے جسے سراغ رساں پڑھ سکتا ہے۔ تمام واقعات اس کم ترین توانائی سے ذرا اوپر ڈھیر ہو جاتے ہیں جسے سراغ رساں درج کر سکتا ہے — ٹھیک وہیں جہاں انشانکاری (calibration) سب سے مشکل ہے۔

قلب کے پاس ایک سراغ رساں

CONUS+ سوئٹزرلینڈ کے لائبشٹاٹ جوہری بجلی گھر (Leibstadt) میں نصب ہے، ایک ایسے ری ایکٹر کے قلب سے 20.7 میٹر دور جو 3.6 گیگاواٹ حرارت پیدا کرتا ہے۔ یہ نومبر 2023 سے چل رہا ہے۔ اس کی دوسری مہم کے لیے انتہائی خالص جرمینیئم کی دو بڑی قلمیں اصل سراغ رسانوں میں سے ایک کے ساتھ شامل ہوئیں: کل 5.6 کلوگرام فعال کمیت۔ سیسے اور بوران ملے پلاسٹک کی ایک مختصر ڈھال، کائناتی میوآنز (muons) کو رد کرنے والا ایک سراغ رساں اور ریڈون سے پاک ہوا کا مسلسل بہاؤ پس منظر کو تقریباً 10,000 گنا کم کر دیتے ہیں۔

ڈیٹا فروری 2025 سے جولائی 2026 تک لیا گیا: ری ایکٹر چلنے کے دوران 1,296 کلوگرام-دن (kilogram-days) اور اس کے بند ہونے کے دوران 86۔

اندھی گنتی

خود کو دھوکا دینے سے بچنے کے لیے، طبیعیات دانوں نے اپنا تجزیہ ترتیب دیتے وقت کم توانائی کا ڈیٹا چھپائے رکھا، پھر سراغ رسانوں کو ایک ایک کر کے بے نقاب کیا۔ نتیجہ: 1,555 ± 152 واقعات۔ سگنل اپنی غیر یقینیت سے 10.2 گنا بڑا ہے۔ ذراتی طبیعیات کے معیاری ماڈل (Standard Model) نے 1,701 ± 198 کی پیش گوئی کی تھی — 0.6 معیاری انحراف کے اندر مطابقت، اور ناپی گئی اور پیش گوئی شدہ قدر کا تناسب 0.91 ± 0.14۔

ایک مفید جانچ: ری ایکٹر بند ہونے پر موزونیت (fit) 22 ± 29 واقعات پاتی ہے، جو صفر سے ہم آہنگ ہے۔ ری ایکٹر سے نہ آنے والا کوئی سگنل تقریباً 103 دیتا۔

ری ایکٹر چلنے کے دوران تینوں سراغ رسانوں میں گنتی: نیوٹرینو سگنل (نارنجی) پس منظر کے اوپر، دہلیز سے ذرا اوپر، واقع ہے۔ — شکل 1، CONUS Collaboration (2026)، arXiv:2610.37318۔

اب تک کی سب سے بڑی کھیپ

مصنفین کے مطابق یہ اب تک دریافت ہونے والی ایسی ٹکروں کا سب سے بڑا نمونہ ہے، اور ری ایکٹر کی توانائیوں پر سب سے درست پیمائش، جس کی درستی جرمینیئم پر COHERENT کے حالیہ نتیجے کے برابر ہے۔ گنتی پر غیر یقینیت اب 9.8% ہے، جو پہلی مہم کے مقابلے میں تقریباً تین گنا کم ہے۔

یہ ری ایکٹروں پر جرمینیئم کے دوسرے تجربات کی مقرر کردہ بالائی حدود سے مطابقت رکھتی ہے۔ اس کے برعکس، Dresden-II تجربے کا رپورٹ کردہ سگنل ری ایکٹروں پر جرمینیئم کے دوسرے تجربات، بشمول اس کے، میں دیکھی گئی شرحوں سے واضح طور پر زیادہ شرح کے مطابق ہے۔

ہدف مرکزے میں نیوٹرونوں کی تعداد کے مقابلے میں ٹکر کی شدت: CONUS+ (سیاہ معین، جرمینیئم) ری ایکٹر والے منحنی (سرخ) پر واقع ہے۔ — شکل 3، CONUS Collaboration (2026)، arXiv:2610.37318۔

کمزور قوت کو تولنا

معیاری ماڈل میں ٹکر کی شرح مرکزے کے “کمزور بار” (weak charge) کے مربع کے ساتھ بڑھتی ہے:

Q_W = N − (1 − 4 sin²θ_W) Z

جہاں N اور Z اس کے نیوٹرونوں اور پروٹونوں کی تعداد ہیں، اور θ_W کمزور آمیزش زاویہ (weak mixing angle) ہے، جو کمزور نیوکلیائی قوت کا ایک پیرامیٹر ہے۔ گنتی سے ٹیم sin²θ_W = 0.225 ± 0.022 پاتی ہے، جو متوقع 0.2387 کے مطابق ہے۔ اس قسم کی پیمائشوں میں یہ قوت کو سب سے کم معیارِ حرکت کی منتقلی (momentum transfer) پر جانچتی ہے۔

گنتی جاری ہے

پیمائش اب بھی زیادہ تر واقعات کی تعداد سے محدود ہے۔ ایک اور سال کا ڈیٹا شماریاتی غیر یقینیت کو تقریباً 5% تک گھٹا دے گا۔ دہلیز پر بہتر انشانکاری اور اس بات کی نئی پیمائشیں کہ جرمینیئم پسپائی کی توانائی کو کیسے تبدیل کرتا ہے، پیش گوئی پر غیر یقینیت کو کم کریں گی۔ مصنفین ری ایکٹر نیوٹرینو کو پہلی دریافت سے درست پیمائش کی طرف بڑھتا ہوا دیکھتے ہیں۔