لیزر نال بنے میوآناں راہیں سکے دے آر پار ویکھنا

میوآن الیکٹران دا بھارا سوتر اے۔ اپنے کتے ودھ مادے پاروں، ایہ مادے وچوں لنگھدیاں تھوڑی توانائی گواندا اے، تے پتھر یا دھات دیاں بہت وڈیاں موٹائیاں وچوں لنگھ سکدا اے۔

ایہو میوگرافی دی بنیاد اے: بہت وڈیاں یا سنگھنیاں شیواں دا میوآناں نال “ایکسرے” لینا۔ ایہنے 2017 وچ خوفو دے اہرام اندر اک وڈی خالی تھاں لبھی، تے ایہنوں آساما تے ایٹنا ورگے آتش فشاں، کاناں، ریل دیاں سرنگاں، گلیشیئراں تے مال والے کنٹینراں دی جانچ لئی ورتیا گیا اے۔

اسمانی میوآناں دی حد

ہن تیکر میوگرافی صرف کائناتی میوآناں اتے ٹکی ہوئی سی، جیہڑے قدرتی طور تے اوس ویلے بندے نیں جدوں کائناتی شعاعاں فضا نال ٹکراندیاں نیں۔ ایہناں دا بہاؤ گھٹ اے — ہر مربع سینٹی میٹر اتے فی سیکنڈ تقریباً اک میوآن — ایس لئی ایکسپوژر لمے ہوندے نیں۔ ایہ بہتے اتوں آندے نیں، تے ایہناں دی توانائی یا سمت اتے کسے دا قابو نئیں۔

دوجا راہ: لیزر نال میوآناں دی اک بناوٹی شعاع بنانا۔ “لیزر ویک فیلڈ ایکسیلریشن” (laser wakefield acceleration) گیس دے کجھ سینٹی میٹراں وچ الیکٹراناں نوں تقریباً 10 GeV تیکر تیز کر سکدا اے۔ جدوں ایہ الیکٹران کسے ٹھوس نشانے نال ٹکراندے نیں، تے میوآن بناندے نیں۔ لیزر نال بنے میوآناں دی پہلی وار تصدیق 2025 وچ ہوئی، شنگھائی وچ تے برکلے دے BELLA لیزر اتے — پر اوہ صرف اسدھے طور تے پھڑے گئے۔

تجربہ

ایہ کم رومانیہ دے شہر ماگوریلے وچ ELI-NP (Extreme Light Infrastructure – Nuclear Physics) وچ، اوہدی 10 پیٹا واٹ والی لیزر بانہہ نال کیتا گیا: 23 فیمٹو سیکنڈاں وچ 230 جول، تے منٹ وچ ودھ توں ودھ اک فائر۔ ایس مہم وچ 230 فائر ورتے گئے۔

• 60 ملی میٹر دے گیس نشانے نے 8 GeV تیکر دے الیکٹران بنائے۔
• اوہ 40 × 40 × 50 سینٹی میٹر دے سکے دے بلاک نال ٹکرائے۔ اوتھے گاما شعاعاں نے میوآن–اینٹی میوآن جوڑے بنائے (بیتھے–ہائٹلر عمل)۔
• بھاری حفاظتی کندھ — 100 سینٹی میٹر پولی ایتھیلین، 60 سینٹی میٹر پیرافین، سکہ، تے 2 میٹر دی سریے والی کنکریٹ دی کندھ — نے ان چاہے نیوٹران تے گاما شعاعاں روکیاں۔
• میوگرافی لئی بنے تن ڈیٹیکٹراں نے شعاع ریکارڈ کیتی۔ ایہناں وچوں اک، µ36، اک وین وچ فٹ کیتا گیا تے سرچشمے توں 20، 29 تے 42 میٹر دور، تے پاسے ول 6 میٹر تیکر لجایا گیا۔
• تفصیلی مونٹی کارلو سمولیشناں (GEANT4) نے ناپے گئے الیکٹران سپیکٹرم توں پورا سیٹ اپ، اک اک فائر کر کے، دہرایا۔

اوہناں نے کیہ ناپیا

• شعاع دا پروفائل: دھرے اتے مرکز والی اک چوٹی، 20 میٹر تے (ادھی اچائی اتے) 4.51 میٹر چوڑی تے 29 میٹر تے 6.35 میٹر — تقریباً 12.6° دا کھلن والا زاویہ۔ سمولیشناں 4.43 میٹر تے 6.27 میٹر دیندیاں نیں۔
• 20 میٹر تے، ڈیٹیکٹر وچ جمع ہون والی توانائی دا 86.9 % میوآناں توں آندا اے، حالانکہ ان چاہے ذرے گنتی وچ ودھ نیں۔
• میوآن دی توانائی: کجھ GeV، 6–7 تیکر۔ ڈیٹیکٹراں تیکر اپڑن لئی میوآناں نوں گھٹو گھٹ 1.5 GeV چاہیدی اے۔
• تصویر: سرچشمے توں 23 میٹر دور رکھی گئی 20 × 25 × 100 سینٹی میٹر دی سکے دی اک شے دی 30 لیزر فائراں وچ تصویر لئی گئی۔ ایہدا دوبارہ بنایا ناپ: 22.5–25 سینٹی میٹر — اصل شے 25 سینٹی میٹر موٹی اے۔ ایہدے پچھے سگنل تقریباً 26 % ڈگدا اے۔ ریزولیوشن: 2.5 سینٹی میٹر، یعنی ڈیٹیکٹر دی اک سلاخ دی چوڑائی۔
• سمولیشن وچ، میوآناں توں بنا، گاما شعاعاں تے نیوٹران ایہ تصویر نئیں بناندے، بس اک پدھرا پچھوکڑ بندا اے۔

اسمانی میوآناں توں اگے

لکھاریاں موجب، ایہ پہلی تصویر کشی اے جہدے اتے بناوٹی، لیزر نال چلن والی میوآن شعاع بھارو اے۔ بناوٹی سرچشمہ تکڑا بہاؤ، تے سمت تے توانائی اتے قابو لیاندا اے — ہن اسمان دی اڈیک نئیں۔ ایہ میوآن سپن سپیکٹروسکوپی تے نیوٹرینو دی کھوج وچ وی کم آ سکدا اے۔ اگلیاں مہماں ودھ الیکٹران توانائیاں تے اُچے بہاؤ لئی بنے ڈیٹیکٹراں نوں نشانہ بنا رہیاں نیں۔