کون سا نیوٹرینو سب سے بھاری ہے؟ JUNO ایک طرف جھکتا ہے

نیوٹرینو پکڑنے میں بدنامِ زمانہ حد تک مشکل ہیں۔ یہ دریافت کہ وہ “ارتعاش” (oscillation) کرتے ہیں — یعنی سفر کے دوران اپنی قسم بدلتے ہیں — نے ثابت کیا کہ ان کی کمیت ہوتی ہے۔ نیوٹرینو کی تین اقسام (یا “ذائقے”، flavours) ہیں، اور ہر ایک تین کمیتی حالتوں کا آمیزہ ہے۔ ماہرینِ طبیعیات نے ناپ لیا ہے کہ یہ کمیتیں ایک دوسرے سے کتنے فاصلے پر ہیں۔ وہ اب بھی نہیں جانتے کہ یہ کس ترتیب میں آتی ہیں۔

دو امکانات باقی ہیں۔ معمول کی ترتیب (normal ordering) میں تیسری کمیتی حالت پہلی سے بھاری ہے؛ الٹی ترتیب (inverted ordering) میں ہلکی۔ ایکسلریٹر کی شعاعوں اور فضا سے آنے والے نیوٹرینو والے تجربات اس سوال کو اس طریقے سے جانچتے ہیں جس سے مادہ ارتعاشات کو موڑتا ہے، مگر ان کا جواب دوسری نامعلوم باتوں میں الجھا ہوا ہے۔ جیانگ مین زیرِ زمین نیوٹرینو رصدگاہ (JUNO) اس پر مختلف انداز سے حملہ کرتی ہے: جوہری ری ایکٹروں سے نکلنے والے اینٹی نیوٹرینو کے خالص، خلا میں ہونے والے ارتعاش کے ذریعے۔

ایک پہاڑی کے نیچے دیوہیکل کرہ

JUNO چین کے صوبہ گوانگ ڈونگ میں ڈاشی پہاڑی کے نیچے، 650 میٹر چٹان تلے واقع ہے۔ اس کا دل 20,000 ٹن مائع سنٹیلیٹر ہے — ایسا مائع جو کسی ذرے کے گزرنے پر چمکتا ہے — جو ایک ایکریلک کرے کے اندر ہے اور اس پر تقریباً 17,600 بڑے اور 25,600 چھوٹے روشنی سینسر نظر رکھتے ہیں۔

اینٹی نیوٹرینو یانگ جیانگ اور تائی شان کے جوہری بجلی گھروں کے آٹھ ری ایکٹر قلبوں سے آتے ہیں، جو اوسطاً 52.5 کلومیٹر دور ہیں۔ جب ان میں سے کوئی ایک پروٹون سے ٹکراتا ہے تو ایک پوزیٹرون اور ایک نیوٹرون پیدا ہوتا ہے۔ پوزیٹرون کی چمک توانائی بتاتی ہے؛ لمحہ بھر بعد نیوٹرون کا جذب ہونا واقعے کی تصدیق کرتا ہے۔

اس فاصلے پر توانائی کے طیف (spectrum) میں ایک سست لہر ہوتی ہے جس کے اوپر تیز ہلکی لہریں ہوتی ہیں۔ انہی ہلکی لہروں میں کمیتوں کی ترتیب چھپی ہے۔ انہیں پڑھنے کے لیے غیر معمولی توانائی کی تحلیل (energy resolution) درکار ہے — ڈیٹیکٹر کے مرکز میں تقریباً 3.5% — اور کسی بھی ارتعاش سے پہلے ری ایکٹر کے طیف کا مکمل علم۔ پہلی بار ٹیم نے اس کے لیے تائی شان کے ایک قلب کے بالکل ساتھ رکھا گیا ایک چھوٹا ڈیٹیکٹر، TAO، استعمال کیا۔

8,294 واقعات کا توانائی طیف: اعداد و شمار (سیاہ) اس سے کہیں نیچے ہیں جو بغیر ارتعاش کے نظر آتا (سرمئی)۔ — شکل 3، JUNO کولیبوریشن (2026)، arXiv:2609.37895۔

207 دن، 8,294 اینٹی نیوٹرینو

تجزیہ 207.2 دنوں کے ڈیٹا پر مشتمل ہے، 30 اگست 2025 سے 18 مئی 2026 تک — JUNO کے پہلے تجزیے سے تین گنا سے زیادہ۔ یہ اندھا دھند (blind) طریقے سے کیا گیا، اور تین آزاد گروہوں نے اسے متوازی طور پر چلایا جن کے نتائج ہم آہنگ رہے۔

• “شمسی” پیمانے، جو سست لہر کو چلاتے ہیں، 2.1% اور 1.1% درستی تک پہنچتے ہیں: دنیا کی سب سے درست پیمائشیں، جو اب مزید بہتر ہو گئی ہیں۔
• کمیت کا بڑا فرق، Δm²₃₁، JUNO نے پہلی بار ناپا ہے، تقریباً 1% تک: اگر ترتیب معمول کی ہو تو ‎+2.509 × 10⁻³ eV²، اگر الٹی ہو تو ‎−2.482 × 10⁻³ eV²۔

اتنے ڈیٹا کے ساتھ JUNO اکیلا اب بھی اس فرق کے کئی ممکنہ حل دیکھتا ہے؛ Daya Bay تجربے کی ایک سابقہ پیمائش درست حل کا انتخاب کرتی ہے، اور JUNO درستی طے کرتا ہے۔

“معمول کی” ترتیب کی طرف ایک اشارہ

دونوں ترتیبوں کو تولنے کے لیے ٹیم نے ایکسلریٹر تجربات سے ناپی گئی کمیتی فرق کی قدریں شامل کیں۔ ری ایکٹر اور ایکسلریٹر کے نتائج کے درمیان تناؤ الٹے مفروضے میں زیادہ ہے۔ نتیجہ: الٹی ترتیب 2.1 سگما پر ناپسندیدہ ٹھہرتی ہے (تقریباً 2% کی p-value)، نامعلوم CP فیز کی قدر خواہ کچھ بھی ہو۔ ایک آزاد بیزین تجزیہ معمول کی ترتیب کے حق میں 10.18 کے مقابلے 1 کے امکانات دیتا ہے۔

اوپر: ناپی گئی قدر (ٹوٹی لکیر) ہر ترتیب کے نقلی تجربات کے مقابلے میں۔ نیچے: بیزین تجزیہ، معمول کی ترتیب کے لیے 10.18 کے عامل کے ساتھ۔ — شکل 8، JUNO کولیبوریشن (2026)، arXiv:2609.37895۔

کولیبوریشن اسے ایک “اشارہ” کہتی ہے، JUNO کی طرف سے پہلا۔ حقیقی دریافت کے لیے کہیں زیادہ اہمیت (significance) اور مزید برسوں کا ڈیٹا درکار ہے۔ اس دوران ڈیٹیکٹر نے جیو نیوٹرینو کا بہاؤ بھی ناپا — زمین کے اندر یورینیم اور تھوریم سے آنے والے اینٹی نیوٹرینو — جسے مصنفین اب تک جمع کیا گیا امیدواروں کا سب سے بڑا نمونہ قرار دیتے ہیں۔

JUNO کولیبوریشن میں 62 ادارے شامل ہیں، جن میں بیجنگ کا انسٹی ٹیوٹ آف ہائی انرجی فزکس بھی ہے۔