جب پروٹون اور نیوٹران (نیوکلیون) جوہری مرکز میں جکڑے جاتے ہیں، تو وہ اتنے قریب ہوتے ہیں کہ وہ خاصی کشش یا پسپائی محسوس کر سکیں۔ ان کے اندر مضبوط تعامل نیوکلیون کے درمیان سخت تصادم کا باعث بنتے ہیں۔
ایک نئی تکنیک کے ذریعے روشنی کے مرکزے میں ان توانائی بخش تصادم کا مطالعہ کرتے ہوئے، طبیعیات دانوں کو کچھ حیران کن معلوم ہوا: پروٹون اپنے ساتھی پروٹون سے اور نیوٹران اپنے ساتھی کے ساتھ ٹکراتے ہیں۔ نیوٹران توقع سے زیادہ کثرت سے۔
اس سے پہلے کی تحقیق میں، سائنس دانوں نے سیسہ (12 نیوکلیون) سے لے کر کاربن (12 نیوکلیون) (208 کے ساتھ) تک کے نیوکللیوں کی ایک چھوٹی تعداد میں توانائی بخش دو نیوکلیون کے تصادم کا جائزہ لیا۔ مستقل نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ پروٹون-نیوٹران کے تصادم تمام تصادموں میں 95 فیصد سے زیادہ ہیں، پروٹون-پروٹون اور نیوٹران-نیوٹران کے تصادم باقی 5 فیصد ہیں۔
ایک نئے تجربے میں، طبیعیات دانوں نے دو "آئینے کے مرکزے" میں تصادم کا مطالعہ کیا جس میں ہر ایک میں تین نیوکلیون تھے۔ انھوں نے پایا کہ پروٹون-پروٹون اور نیوٹران-نیوٹران کے تصادم کل کے بہت بڑے حصے کے لیے ذمہ دار ہیں - تقریباً 20%۔
ایک بین الاقوامی ٹیم نے سائنسدانوں کو دریافت کیا، جن میں سے محققین بھی شامل ہیں۔ محکمہ توانائی کی لارنس برکلے نیشنل لیبارٹری (برکلے لیب)۔ مطالعہ کے لیے، انہوں نے ورجینیا میں DOE کی Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab) میں مسلسل الیکٹران بیم ایکسلریٹر سہولت کا استعمال کیا۔
زیادہ تر جوہری مرکزوں میں، نیوکلیون اپنی زندگی کا تقریباً 20% تیز رفتار پرجوش حالتوں میں گزارتے ہیں جس کے نتیجے میں دو نیوکلیون کے تصادم ہوتے ہیں۔ ان تصادم کا مطالعہ کرنے کے لیے ہائی انرجی الیکٹران بیم کے ساتھ نیوکللی کو زپ کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ پھر، بکھرے ہوئے الیکٹران کی توانائی اور پیچھے ہٹنے والے زاویے کی پیمائش کرکے، سائنس دانوں نے اس رفتار کا اندازہ لگایا جس سے نیوکلیون اس سے ٹکرایا ضرور حرکت کر رہا تھا۔
جان آرنگٹن، برکلے لیب کے سائنسدان، تعاون کے چار ترجمانوں میں سے ایک ہیں، نے کہا، "یہ انہیں ایسے واقعات کو منتخب کرنے کے قابل بناتا ہے جس میں ایک الیکٹران نے ایک ہائی مومینٹم پروٹون کو بکھیر دیا تھا جو حال ہی میں دوسرے نیوکلیون سے ٹکرا گیا تھا۔"
ان الیکٹران-پروٹون کے تصادم میں ایک آنے والا الیکٹران کافی توانائی کے ساتھ ہوتا ہے تاکہ پرجوش کو مکمل طور پر ہٹا دیا جا سکے۔ پروٹون نیوکلئس سے دوسرا نیوکلیون بھی نیوکلئس سے بچ جاتا ہے کیونکہ یہ ربڑ بینڈ کی طرح کے تعامل میں خلل ڈالتا ہے جو عام طور پر دلچسپ نیوکلیون جوڑے کو اپنی جگہ پر رکھتا ہے۔
دو جسموں کے تصادم پر پہلے کی تحقیق بکھرنے والے واقعات پر مرکوز تھی جہاں ریباؤنڈنگ الیکٹران اور دونوں نکالے گئے نیوکلیون دیکھے گئے تھے۔ تمام ذرات کو ٹیگ کرکے، وہ پروٹون-پروٹون جوڑوں کی نسبتہ تعداد کا تعین کر سکتے ہیں۔ پروٹون نیوٹران جوڑے تاہم، چونکہ یہ "ٹرپل اتفاق" واقعات انتہائی غیر معمولی ہیں، اس لیے تجزیہ کے لیے نیوکلیون کے درمیان کسی بھی اضافی تعامل پر غور کرنا ضروری تھا۔
آئینہ نیوکلی صحت سے متعلق کو فروغ دیتا ہے۔
نئی تحقیق میں، طبیعیات دانوں نے نکلے ہوئے نیوکلیون کا پتہ لگائے بغیر پروٹون-پروٹون اور پروٹون-نیوٹران جوڑوں کی رشتہ دار تعداد قائم کرنے کا ایک طریقہ دکھایا۔ ایک ہی تعداد میں نیوکلیون کے ساتھ دو "آئینے والے مرکز" سے بکھرنے کی پیمائش - ٹریٹیم، ایک پروٹون اور دو نیوٹران کے ساتھ ایک نادر ہائیڈروجن آاسوٹوپ، اور ہیلیم - 3، جس میں دو پروٹون اور ایک نیوٹران ہے - یہ چال تھی۔ ہیلیم 3 بالکل پروٹان اور نیوٹران کے بدلے ہوئے ٹریٹیم کی طرح نظر آتا ہے، اور اس ہم آہنگی نے طبیعیات دانوں کو ان کے دو ڈیٹا سیٹس کا موازنہ کرکے نیوٹران سے پروٹون کے تصادم میں فرق کرنے کے قابل بنایا۔
طبیعیات دانوں نے الیکٹران بکھرنے کے تجربات کے لیے ٹریٹیم گیس سیل تیار کرنے کی منصوبہ بندی کے بعد آئینے کے مرکزے پر کام شروع کیا۔ کئی دہائیوں میں اس نایاب اور مزاج والے آاسوٹوپ کا یہ پہلا استعمال ہے۔
اس تجربے کے ذریعے سائنسدانوں نے پچھلے تجربات کے مقابلے زیادہ ڈیٹا اکٹھا کیا۔ لہذا، وہ دس کے عنصر سے پچھلی پیمائش کی درستگی کو بہتر بنا سکتے ہیں۔
ان کے پاس یہ توقع کرنے کی کوئی وجہ نہیں تھی کہ دو نیوکلیون کے تصادم ٹریٹیم اور ہیلیم 3 میں بھاری نیوکلی کے مقابلے میں مختلف طریقے سے کام کریں گے، اس لیے نتائج کافی حیران کن تھے۔
ارننگٹن نے کہا, "اس کا واضح ہیلیم-3 مٹھی بھر بھاری نیوکللی سے مختلف ہے۔ ہم ایک حتمی جواب دینے کے لیے دیگر روشنی کے مرکزوں پر زیادہ درست پیمائش کے لیے زور دینا چاہتے ہیں۔"
جرنل حوالہ:
- Li, S., Cruz-Torres, R., Santiesteban, N. et al. آئینے کے مرکزے 3H اور 3He کی مختصر فاصلے کی ساخت کو ظاہر کرنا۔ فطرت، قدرت 609، 41–45 (2022)۔ DOI: 10.1038/s41586-022-05007-2
