کہکشاں کے اندر سے روح کے ذرات دریافت

مادے کے ساتھ ان کے کمزور تعامل کی وجہ سے طویل عرصے سے پوشیدہ ہیں۔ یہ قابل ذکر دریافت پہلی بار نشان زد کرتی ہے کہ سائنسدان ہماری کہکشاں کا ایک نیا نقشہ بنانے میں کامیاب ہوئے ہیں، وہ بھی روایتی روشنی کے مشاہدات کے ذریعے نہیں، بلکہ مادے کے چھپے ہوئے ذرات کو ریکارڈ کر کے۔

جیسے جیسے کہکشاں کے بارے میں ہماری سمجھ میں وسعت آتی ہے، گاما شعاعوں سے لے کر ریڈیو لہروں تک، یہ نئی لکیر جو ہماری کہکشاں کی نیوٹرینو روشنی سے تصویر کشی کرتی ہے، نے ہمارے کائناتی منظر میں ایک غیر مرئی جہت کا اضافہ کیا ہے۔

تو سائنسدانوں کو کیسے پتہ چلا کہ یہ روح کے ذرات واقعی ہماری کہکشاں کے مرکز سے آئے ہیں؟ نیوٹرینو کو روح کے ذرات کیوں کہا جاتا ہے؟

آخر کار، ماہرین فلکیات کے لیے کہکشاں کے مرکز سے نیوٹرینو یعنی روح کے ذرات دریافت کرنے کی کیا اہمیت ہے؟ روح کے ذرات کے وسیع کائناتی بیڑے میں، ایک گروہ پایا جاتا ہے اور وہ ہے “نیوٹرینو”، جسے روح کے ذرات کہا جاتا ہے۔

نیوٹرینو کی علمی تعریف

نیوٹرینو ایک ابتدائی ذرہ ہے جو کوئی برقی چارج نہیں رکھتا ہے، تقریبا روشنی کی رفتار پر سفر کرتا ہے، اور عام معاملہ کے ذریعے تقریبا کسی بھی بات چیت کے ساتھ گزرتا ہے.

نیویروئنس ریڈیو ایٹمی قابلیت کے حصے کے طور پر تخلیق کیے جاتے ہیں. یہ حکم 1896 ء میں ہینری بیکاکیلیل نے دیکھا تھا، جب انہوں نے یہ بتائی کہ بعض مخصوص ایٹم الیکٹرانز (مثالی بیٹا کے طور پر جانا جاتا ایک عمل) لگتی ہے. 1 9 30 میں، ولف گینگ پولو نے یہ وضاحت پیش کی کہ یہ الیکٹران کونسل قوانین کی خلاف ورزی کے بغیر آسکتے ہیں، لیکن اس کے نتیجے میں ایک ہی ہلکا پھلکا، بے شمار ذرہ بھی موجود ہے.

 روح کے ذرات خود کس چیز سے بنے ہیں؟

یہ ابتدائی ذرات لیپٹن کلاس سے تعلق رکھتے ہیں، جس کا مطلب ہے کہ ان کے پاس نیم اٹوٹ اسپن ہے اور وہ خود ناقابل تقسیم ہیں۔ نیوٹرینو تین اقسام میں آتے ہیں: الیکٹران نیوٹرینو، ٹاؤ نیوٹرینو، اور میوون نیوٹرینو، ہر ایک اپنے اپنے بنیادی ذرات سے منسلک ہوتا ہے: الیکٹران، میوون اور ٹاؤ۔

اگرچہ نیوٹرینو دوسرے مادّے کی تعمیر کے بلاکس کے طور پر کام نہیں کرتے، وہ کائنات میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ نیوٹرینو کی غیر معمولی خصوصیات انہیں دوسرے بنیادی ذرات سے ممتاز کرتی ہیں۔ سب سے پہلے، وہ برقی طور پر غیر جانبدار ہیں، مطلب یہ ہے کہ طاقتور ترین مقناطیس بھی ان کی موجودگی کا پتہ نہیں لگا سکتے۔ دوسرا، ان کے پاس تقریباً نہ ہونے کے برابر ہے، جس کی وجہ سے وہ باقاعدہ مادے کے ساتھ تعامل سے گریز کرتے ہیں۔

وہ ستاروں، سیاروں اور یہاں تک کہ ہمارے جسموں کے درمیان سے تقریباً روشنی کی رفتار سے اڑتے ہیں، تقریباً 100 بلین نیوٹرینو فی سیکنڈ کے ساتھ ہمارے جسم کے ہر مربع سینٹی میٹر سے گزرتے ہیں۔ اس کا مطلب ہے کہ ہر سیکنڈ میں کھربوں نیوٹرینو ہم سے گزر رہے ہیں اور ہم اسے محسوس بھی نہیں کر سکتے۔ اس عجیب و غریب صلاحیت نے انہیں ایک موزوں عرفیت یعنی روح کے ذرات کے عنوان سے نوازا ہے۔

روح کے ذرات کی اصلیت کیا ہے؟

اپنی باریک موجودگی کے باوجود، نیوٹرینو کائنات کی پیچیدگیوں کو سمجھنے کی ہماری جستجو میں ایک اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ آپ سوچ رہے ہوں گے کہ ان ذرات کی اصل کیا ہے؟ ٹھیک ہے، نیوٹرینو قدرتی اور مصنوعی ماحول دونوں میں مختلف جوہری عمل سے آتے ہیں۔ سب سے زیادہ عام واقعات جو نیوٹرینو کی پیداوار کا باعث بنتے ہیں ان میں پروٹون اور ایٹمی مرکزے پر مشتمل توانائی بخش رد عمل ہیں۔ اس طرح کے رد عمل جوہری ری ایکٹر، نیوکلیئر بم یا پارٹیکل ایکسلریٹر میں مصنوعی طور پر پیدا کیے جا سکتے ہیں۔ فلکی طبیعیات کے محاذ پر، نیوٹرینو قدرتی طور پر جوہری رد عمل سے ابھر سکتے ہیں جو ستاروں کے کور میں ہوتے ہیں۔

ایک دلچسپ حقیقت یہ ہے کہ زمین پر پائے جانے والے زیادہ تر نیوٹرینو سورج میں ہونے والے جوہری رد عمل سے نکلتے ہیں، جس کے نتیجے میں زمین کی سطح پر فی مربع سینٹی میٹر فی سیکنڈ تقریباً 65 بلین سولر نیوٹرینو کا بہاؤ ہوتا ہے۔ ان ذرائع کے علاوہ، نیوٹرینو بھی سپرنووا واقعہ کے دوران ظاہر ہوتے ہیں۔ تاہم، ایک حالیہ تحقیق کی خاص بات کائناتی شعاعوں کے سلسلے میں نیوٹرینو کی تشکیل کے طریقہ کار میں مضمر ہے۔ یہ کائناتی شعاعیں توانائی بخش ذرات ہیں جو خلا میں مختلف ذرائع سے نکلتی ہیں اور جب وہ ایٹموں کے ساتھ تعامل کرتی ہیں تو نیوٹرینو پیدا کرتی ہیں۔

روح کے ذرات کے حوالے سے پرانے خیالات

کئی سالوں سے، محققین کا خیال تھا کہ اعلی توانائی والے نیوٹرینو صرف ہماری ملکی وے سے باہر کہکشاؤں سے آئے ہیں۔ تاہم، ماہرین فلکیات کو طویل عرصے سے شبہ ہے کہ ہماری کہکشاں، ملکی وے، ایسے نیوٹرینو کے ذریعہ کام کر سکتی ہے۔ ایک دلچسپ عمل جو ہماری کہکشاں میں گاما شعاعوں اور توانائی بخش نیوٹرینو دونوں کو تخلیق کر سکتا ہے وہ اس وقت ہوتا ہے جب کائناتی شعاعیں ستارے کی خلا میں دھول اور گیس سے ٹکرا جاتی ہیں۔ آئیے اس پر گہری نظر ڈالیں کہ یہ دلچسپ واقعہ کیسے کام کرتا ہے۔ جب کائناتی شعاعیں انٹرسٹیلر میڈیم کے ساتھ تعامل کرتی ہیں، تو وہ ایک غیر مستحکم ذرہ بنا سکتی ہیں جسے pion کہتے ہیں۔ Pions ایک کوارک اور ایک antiquark پر مشتمل ہوتے ہیں، اور اس کی تین اقسام ہیں: مثبت، منفی اور غیر جانبدار۔ چارج شدہ پائنز کی زوال پذیر ہونے سے پہلے نسبتاً کم عمر تقریباً 26.033 نینو سیکنڈ ہوتی ہے۔

دوسری طرف، نیوٹرل پیون کی زندگی تقریباً 85 at/s کی کم ہوتی ہے۔ غیر جانبدار pions کے زوال کے طور پر، وہ گاما شعاعوں کا اخراج کرتے ہیں، جبکہ چارج شدہ pions کے زوال سے انتہائی توانائی بخش الیکٹران نیوٹرینو پیدا ہوتے ہیں۔ پچھلی تحقیقی کوششوں نے ملکی وے کے ہوائی جہاز سے نکلنے والی گاما شعاعوں کا کامیابی سے پتہ لگایا ہے، جس سے سائنسدانوں نے اس خطے میں بھی توانائی بخش نیوٹرینو کی موجودگی کا اندازہ لگایا ہے۔

نیوٹرینو یعنی روح کے ذرات کا جسم کے ساتھ تعامل

نیوٹرینو مادے کے ساتھ بہت کمزور تعامل کرتے ہیں، جس کی وجہ سے ان کا پتہ لگانا ایک بہت مشکل کام ہوتا ہے۔ تاہم، اگرچہ پیچیدہ ہے، لیکن محققین کے لیے ان پراسرار بھوتوں کے ذرات کو دریافت کرنا اور ان کا مطالعہ کرنا کوئی ناممکن کارنامہ نہیں ہے، اور جس طرح سے یہ انٹارکٹیکا میں ہوا ہے وہ آپ کے دماغ کو اڑا دے گا۔ زمین پر توانائی بخش نیوٹرینو کا پتہ لگانے کے لیے قطعی درستگی اور کافی صبر کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس کوشش میں آئس کیوب جیسی سہولیات اہم کردار ادا کرتی ہیں۔ انٹارکٹیکا میں Amundsen-Scott South Pole Station پر واقع، Ice-Cube ایک بڑے پیمانے پر پکڑنے والا ہے جس میں 5,000 سے زیادہ آپٹیکل سینسرز شامل ہیں جو 86 کناروں کے ساتھ معطل ہیں۔ یہ تاریں 1.56 میل یا 2.5 کلومیٹر کی گہرائی میں سوراخوں کے ذریعے انٹارکٹک برف میں گہرائی میں کھینچی جاتی ہیں۔

جب کہ زیادہ تر نیوٹرینو بغیر کسی مداخلت کے زمین سے گزرتے ہیں، وہ بعض اوقات پانی کے مالیکیولز کے ساتھ تعامل کرتے ہیں۔ اس طرح کے تعاملات سے muons بنتے ہیں جو ڈیٹیکٹر کے سینسر کے اندر روشنی کی چمک کے طور پر ظاہر ہوتے ہیں۔ ان روشنی کی چمک کے پیٹرن کا تجزیہ کرکے، محققین توانائی کو دوبارہ تشکیل دے سکتے ہیں اور بعض صورتوں میں، پتہ چلا نیوٹرینو کے ماخذ کا تعین بھی کر سکتے ہیں۔ تاہم، نیوٹرینو کے ماخذ کی درست جگہ کا انحصار بڑی حد تک اس کی ابتدائی سمت کا پتہ لگانے والے کے اندراج کی درستگی پر ہوتا ہے۔ جب کہ بعض نیوٹرینو الگ الگ راستے دکھاتے ہیں، دوسرے روشنی اور مبہم گیندوں کے پیچیدہ جھرنے پیدا کر سکتے ہیں جو ان کی اصلیت کو دھندلا دیتے ہیں۔ نتیجتاً، تشخیص کی تصدیق اور اس کی اصلیت کا تعین کرنے کے لیے خاصی تعداد میں مشاہدات کی ضرورت پڑ سکتی ہے۔

محققین کی ریسرچ کے دلچسب نتائج

اس اہم مطالعہ میں، محققین نے مشین لرننگ کی طاقت کا استعمال کرتے ہوئے ایک دہائی کے دوران دریافت کیے گئے 60,000 سے زیادہ نیوٹرینو کا تجزیہ کیا۔ اس وسیع ڈیٹاسیٹ کو اپنے الگورتھم میں شامل کرکے، انہوں نے ایک دلچسپ نقشہ بنایا جس نے ہماری کہکشاں میں بکھرے ہوئے روح کے ذرات کے ذرائع کو ظاہر کیا۔

اس نقشے میں، کہکشاں کے طیارے کو سرمئی رنگ کے منحنی خطوط کے ساتھ نشان زد کیا گیا ہے اور کہکشاں کا مرکز ایک نقطہ کے ساتھ ہے۔ نقشے پر تاریک ترین پوائنٹس ان علاقوں کو نمایاں کرتے ہیں جن میں زیادہ سے زیادہ اخراج ہوتا ہے۔

جب اس نیوٹرینو نقشے کا آپٹیکل اور گاما رے فریکوئنسیوں پر حاصل کیے گئے نقشوں سے موازنہ کیا جائے تو ایک قابل ذکر مشاہدہ سامنے آتا ہے۔ نیوٹرینو بنیادی طور پر ان خطوں سے نکلتے ہیں جہاں پہلے گاما رے کی اعلی تعداد کا پتہ چلا ہے۔

نیوٹرینو کے اس نقشے کو حاصل کرنے کے لیے، محققین نے پس منظر والے نیوٹرینو کو احتیاط سے فلٹر کیا، خاص طور پر میون نیوٹرینو، جو کہ ماحولیاتی تعاملات سے پیدا ہوتے ہیں اور فلکی طبیعی نیوٹرینو کی کھوج میں نمایاں طور پر مداخلت کر سکتے ہیں۔ muon neutrinos کے ذریعہ تیار کردہ الگ الگ سیدھے راستے ذرات کی واقفیت کی آسانی سے تعمیر نو کی اجازت دیتے ہیں، جو نیوٹرینو فلکیات کا ایک اہم پہلو ہے۔

مشین لرننگ تکنیک کے جدید استعمال نے انہیں اپنے ڈیٹاسیٹ میں 20 گنا زیادہ واقعات کو شامل کرنے کی اجازت دی، اوریئنٹیشن کی معلومات میں اضافہ کیا اور بالآخر پچھلے مطالعات کے مقابلے میں زیادہ درست اور درست نتائج کا باعث بنے۔ شماریاتی تجزیے کے بعد، کہکشاں مرکز میں مشاہدہ کیا گیا نیوٹرینو بہاؤ پس منظر کے شور سے تقریباً 4.5 کے عنصر سے زیادہ ہے، جو کہ 4.5 سگما کی اہم شناخت کی نشاندہی کرتا ہے۔ جب کہ اعلیٰ اعتماد کے لیے عام 5 سگما کی حد سے دور، نیوٹرینو کی زیادتی کا مشاہدہ کیا گیا۔ کہکشاں طیارہ اس بات کا قائل ثبوت فراہم کرتا ہے کہ ملکی وے توانائی بخش روح کے ذرات یعنی نیوٹرینو کے ذریعہ کام کرتی ہے۔

یہ دریافت ایک اہم پیش رفت ہے، اس بات پر غور کرتے ہوئے کہ آسمانی مظاہر کا مطالعہ بنیادی طور پر مشاہدے کے لیے فوٹون پر انحصار کرتا ہے۔ اب، نیوٹرینو کو کائنات کا نقشہ بنانے کے لیے ایک آلے کے طور پر استعمال کرتے ہوئے، ہم ایک دلچسپ امکان کے دہانے پر کھڑے ہیں، اور ایسے روح کے ذرات کو استعمال کرتے ہوئے جو کبھی بمشکل ہی قابل شناخت تھے۔

یہ حقیقت کو بالکل نئے انداز میں سمجھنے کے دلچسپ مواقع کھولتا ہے اور کائنات کے رازوں کو دریافت کرنے کی ہماری صلاحیت کو بڑھاتا ہے! حال ہی میں، جیمز ویب کے اعداد و شمار کا استعمال کرتے ہوئے ایک مطالعہ نے تجویز کیا کہ کائنات 26.7 بلین سال پرانی ہوسکتی ہے، جو اس وقت تک قبول کی گئی عمر سے تقریبا دوگنی ہے۔