Monitored neutrino beam
نگرانی شدہ نیوٹرینو بیم نیوٹرینو کی پیداوار کے لیے سہولیات ہیں جن میں سہولت کے اندر اور باہر پیدا ہونے والے ذرات کے بہاؤ پر بے مثال کنٹرول ہوتا ہے۔ ایکسلریٹر نیوٹرینو ایکسلریٹر نیوٹرینو بیم نیوٹرینو کی بیم ہیں جو ذرہ ایکسلریٹرز کے ذریعہ تیار کی جاتی ہیں۔ چونکہ نیوٹرینو غیر جانبدار ذرات ہیں جو مادے کے ساتھ کمزور تعامل کرتے ہیں، اس لیے ایکسلریٹرز پر نیوٹرینو کی پیداوار کی شرح کی نگرانی کرنا ایک بڑا تجرباتی چیلنج ہے۔ ایم شوارٹز اور بی پونٹیکورو نے 1960 میں نیوٹرینو تیار کرنے کے لیے ایکسلریٹرز کا استحصال کرنے کی تجویز پیش کی۔ ان کے خیالات پہلے نیوٹرینو تجربے میں لائے گئے جہاں نیوٹرینو کو ایکسلریٹر کے ذریعے بیریلیم ہدف میں پروٹانوں کے بکھرنے سے تیار کیا گیا تھا۔ بکھرنے سے ذرات کی دولت پیدا ہوتی ہے اور، خاص طور پر، پیاون، جو میوون اور نیوٹرینو پیدا کرتے ہوئے ختم ہو جاتے ہیں۔ یہ تجربہ، جو سب سے پہلے لیڈرمین، شوارٹز، اسٹینبرگر اور ساتھیوں نے کیا تھا، نے دو نیوٹرینو ذائقوں کے وجود کا مظاہرہ کیا۔ اس وقت پروٹانوں کو ایکسلریٹر سے باہر بھی نہیں لے جایا جاتا تھا لیکن ہدف کو پروٹون کے مدار کے قریب داخل کیا جاتا تھا۔ بروک ہیوین نیشنل لیبارٹری کے اے جی ایس ایکسلریٹر میں موجود پروٹانوں کو ایکسلریٹر کے ایک مختصر سیدھے سیشن میں اندرونی بی ہدف پر حملہ کرنے کے لیے لایا گیا تھا۔ جدید تجربات پروٹانوں کو ایکسلریٹر سے باہر لے جاتے ہیں اور ہدف کے بعد پیدا ہونے والے ذرات کو مقناطیسی ہارن یا کواڈروپولز اور ڈائپولز پر مبنی جامد فوکسنگ سسٹم کے ذریعے مرکوز کرتے ہیں۔ فوکسنگ سسٹم نیوٹرینو ڈٹیکٹر کی طرف اشارہ کرتے ہوئے پیاون کے بہاؤ کو بڑھاتا ہے اور ان پیاون کے چارج اور رفتار کو منتخب کرتا ہے۔ توجہ مرکوز کرنے کے بعد، پیاز ایک سرنگ کے ساتھ پھیلتے ہیں اور اس طرح کے رد عمل سے گرنے لگتے ہیں۔ تمام غیر خستہ پیاون اور تمام میوون سرنگ کے آخر میں رک جاتے ہیں جبکہ نیوٹرینو سرنگ کی دیوار کو عبور کرتے ہیں کیونکہ ان کے تعامل کا امکان بہت کم ہوتا ہے۔ سرنگ کے آخر سے بڑے فاصلے پر، نیوٹرینو کے شدید بہاؤ کے علاوہ کوئی ذرات موجود نہیں ہوتے ہیں۔ تشخیص اور بہاؤ کا تعین ابتدائی تجربات میں، نیوٹرینو کے بہاؤ کا تخمینہ ہدف کے بعد پیدا ہونے والے پیاون کی تعداد کی پیمائش اور سرنگ کے آخر میں پیدا ہونے والے میوون کی نگرانی کے ذریعے لگایا گیا تھا۔ نیوٹرینو ارتعاش کی دریافت کے بعد، اعلی صحت سے متعلق بیموں کی ضرورت نے جدید ترین نگرانی کے نظام کی تعمیر کو فروغ دیا۔ وہ ٹھوس حالت کے اہداف (بیرلیم، گریفائٹ) پر پروٹون کے تعاملات سے پیدا ہونے والے ذرات کی تعداد کی پیمائش کے لیے وقف شدہ تجربات پر مبنی ہیں۔ بیم لائن پروٹون بیم، ٹارگٹ، فوکسنگ سسٹم، اور ڈیک ٹنل پر مشتمل ہوتی ہے، اور اسے مونٹی کارلو طریقوں سے نقل کیا جاتا ہے۔ ہدف پر پڑنے والے پروٹانوں کی تعداد اور میوون کی شرح کی پیمائش کرکے حقیقی وقت میں بہاؤ کے تغیرات کی نگرانی کی جاتی ہے۔ یہ تمام تکنیکیں ایکسلریٹر نیوٹرینو طبیعیات دانوں کا بنیادی ٹول کٹ ہیں اور بیم تشخیص کے ذریعے وراثت میں ملتی ہیں۔ جدید نگرانی شدہ نیوٹرینو بیم نگرانی شدہ نیوٹرینو بیم ایسی بیم ہیں جہاں تشخیصی براہ راست نیوٹرینو کے بہاؤ کی پیمائش کر سکتے ہیں کیونکہ تجربہ کار ایک ذرہ کی سطح پر نیوٹرینو سے وابستہ لیپٹن کی پیداوار کی نگرانی کرتے ہیں۔ مثال کے طور پر، اگر میوون نیوٹرینو کسی سڑنے سے پیدا ہوتا ہے، تو اس کی ظاہری شکل متعلقہ اینٹی میوون کے مشاہدے سے ظاہر ہوتی ہے۔ یہ ایک براہ راست تخمینہ ہے کیونکہ ان انحطاط سے پیدا ہونے والے اینٹی میوون کی تعداد میوون نیوٹرینو کی تعداد کے برابر ہے۔ اسی طرح، ایک کاون کے سڑنے سے پیدا ہونے والا الیکٹران نیوٹرینو-مثال کے طور پر-پوزیٹرون کے مشاہدے سے اشارہ کیا جاتا ہے۔ ایکسلریٹر نیوٹرینو بیم کی ڈیک ٹنل میں لیپٹنوں کی پیداوار کی نگرانی کرنا ایک چیلنج ہے کیونکہ لیپٹنوں اور پس منظر کے ذرات کی تعداد بہت زیادہ ہے۔ 1980 کی دہائی میں، نگرانی شدہ نیوٹرینو بیم یو ایس ایس آر میں "ٹیگ شدہ نیوٹرینو بیم کی سہولت" کے فریم ورک میں بنائے گئے تھے۔ یہ سہولت نیوٹرینو تجربات کو کھانا کھلانے کے لیے کافی بہاؤ تک نہیں پہنچی اور بعد میں اسے ٹیگ شدہ کاون بیم کی سہولت کے لیے بھیج دیا گیا۔ موجودہ نیوٹرینو بیم میوون کو ریکارڈ کرتے ہیں لیکن وہ واحد ذرہ حساسیت تک نہیں پہنچ پائے ہیں۔ بہاؤ پر ان کی درستگی (15 ٪) ابھی تک روایتی تکنیکوں کو شکست نہیں دے سکتی ہے۔ سب سے جدید نگرانی شدہ نیوٹرینو بیم پروجیکٹ ای این یو بی ای ٹی ہے، جس کا مقصد اعلی صحت سے متعلق نیوٹرینو کراس سیکشن پیمائش کے لیے ایک نگرانی شدہ نیوٹرینو بیم ڈیزائن کرنا ہے۔ ٹیگ شدہ نیوٹرینو بیم نگرانی شدہ نیوٹرینو بیم سڑنے والی سرنگ میں پیدا ہونے والے چارج شدہ لیپٹنوں کا پتہ لگاتے ہیں لیکن تجربہ کار بیک وقت چارج شدہ لیپٹن اور پیرنٹ پارٹیکل کے سڑنے سے پیدا ہونے والے نیوٹرینو کی شناخت کرنے کی کوشش نہیں کرتے ہیں۔ مثال کے طور پر، ایک سڑنا ایک اینٹی میوون پیدا کرتا ہے جس کا پتہ ایک پارٹیکل ڈیٹیکٹر کے ذریعے سرنگ کے اندر لگایا جا سکتا ہے۔ نیوٹرینو کی اکثریت تعامل کے بغیر سرنگ کو عبور کرتی ہے لیکن ان میں سے مٹھی بھر نیوٹرینو ڈٹیکٹر میں تعامل کرتے ہیں، جو عام طور پر سرنگ سے دور واقع ہوتا ہے۔ اگر سرنگ میں پارٹیکل ڈٹیکٹر اور سرنگ کے باہر نیوٹرینو ڈٹیکٹر کا ٹائم ریزولوشن بہت اچھا ہے (1 این ایس سے نیچے)، تو تجربہ کار ڈٹیکٹر میں مشاہدہ کردہ نیوٹرینو کو سرنگ میں ریکارڈ کیے گئے چارجڈ لیپٹن کے ساتھ غیر واضح طور پر جوڑ سکتے ہیں۔ ان سہولیات کو (ٹائم) ٹیگڈ نیوٹرینو بیم کہا جاتا ہے اور انہیں ایل این نے تجویز کیا تھا۔ 1960 کی دہائی میں ہینڈ اور بی۔ پونٹیکورو۔ آج تک، ایک شدید اور ٹائم ٹیگڈ نیوٹرینو سہولت کبھی نہیں بنائی گئی ہے۔ حوالہ جات