নিউট্রিনোর রহস্য সমাধানে কর্মরত গবেষকরা চীনের একটি নতুন ভূগর্ভস্থ কেন্দ্র থেকে প্রথম বৈজ্ঞানিক তথ্য উন্মোচন করেছেন – যা এই রহস্যময় উপপারমাণবিক কণাগুলোর নির্দিষ্ট কিছু দিকের এখন পর্যন্ত সবচেয়ে নির্ভুল পরিমাপ।
এই তথ্য এসেছে জুনো (JUNO) কেন্দ্র থেকে, যার পুরো নাম জিয়াংমেন আন্ডারগ্রাউন্ড নিউট্রিনো অবজারভেটরি। চীনের দক্ষিণাঞ্চলীয় গুয়াংডং প্রদেশের কাইপিং শহরের কাছে একটি পাহাড়ের নিচে প্রায় ২,১৩০ ফুট (৬৫০ মিটার) পাথরের গভীরে নির্মিত একটি কণা শনাক্তকারী যন্ত্র ব্যবহার করে এই পরিমাপ করা হয়।
বিজ্ঞানীরা বুধবার ‘নেচার’ জার্নালে প্রকাশিত একটি গবেষণাপত্রে তাদের প্রাপ্ত ফলাফল বিস্তারিতভাবে তুলে ধরেছেন। এই গবেষণাটি গত বছর ডিটেক্টরটির নির্মাণকাজ শেষ হওয়ার পর এর প্রাথমিক কার্যকালে—অর্থাৎ ২৬শে আগস্ট থেকে ২রা নভেম্বর পর্যন্ত এর প্রথম প্রায় ৫৯ দিনে—সংগৃহীত তথ্যের উপর ভিত্তি করে করা হয়েছে।
বেইজিং-এর চাইনিজ একাডেমি অফ সায়েন্সেস-এর ইনস্টিটিউট অফ হাই এনার্জি ফিজিক্স-এর পদার্থবিজ্ঞানী এবং জুনো কোলাবোরেশন-এর মুখপাত্র ইফাং ওয়াং বলেন, “এটি কেবল এই কারণে গুরুত্বপূর্ণ নয় যে সংখ্যাগুলো নিউট্রিনো পদার্থবিজ্ঞানের জন্য উপযোগী, বরং এই কারণেও গুরুত্বপূর্ণ যে এগুলো একটি নতুন বৃহৎ মাপের ডিটেক্টর হিসেবে জুনো-র কার্যকারিতা প্রদর্শন করে।”
ওয়াং বলেন, “এই গবেষণাপত্রটি দেখায় যে পরীক্ষাটি একটি মজবুত ভিত্তির উপর শুরু হয়েছে।”
যুক্তরাষ্ট্রের ডিউন (যার পুরো নাম ডিপ আন্ডারগ্রাউন্ড নিউট্রিনো এক্সপেরিমেন্ট) এবং জাপানের হাইপার-কামিওকান্ডে পরীক্ষার সাথে জুনো হলো তিনটি বৃহৎ ফ্ল্যাগশিপ প্রকল্পের মধ্যে অন্যতম, যা আগামী দশকগুলোতে নিউট্রিনো পদার্থবিজ্ঞানকে নতুন রূপ দেবে বলে আশা করা হচ্ছে।
“নিউট্রিনো হলো মৌলিক কণা এবং মহাবিশ্বে এদের প্রাচুর্য প্রচুর, কিন্তু এদের সম্পর্কে এখনও সবচেয়ে কম জানা যায়,” ওয়াং বলেন।
নিউট্রিনো যেকোনো কিছুর মধ্য দিয়ে যেতে পারে এবং পদার্থের সাথে এদের মিথস্ক্রিয়া খুব কমই ঘটে। প্রকৃতপক্ষে, প্রতি সেকেন্ডে কোটি কোটি নিউট্রিনো আমাদের অজান্তেই আমাদের শরীরের মধ্য দিয়ে ভ্রমণ করে।
সূর্যের কেন্দ্র এবং সুপারনোভা নামক বিস্ফোরিত নক্ষত্রের মতো স্থানে তৈরি হওয়া নিউট্রিনো তিন প্রকারের বা “ফ্লেভারের” হয়ে থাকে এবং ভ্রমণের সময় এরা এক প্রকার থেকে অন্য প্রকারে পরিবর্তিত হতে পারে, যাকে বলা হয় অসিলেশন বা দোলন। নিউট্রিনোর প্রকারভেদগুলোর মধ্যে ভরের যে পার্থক্য, যা ভর বিন্যাস (mass ordering) নামে পরিচিত, তা এখনও একটি গুরুত্বপূর্ণ অমীমাংসিত প্রশ্ন।
“জুনোর মূল লক্ষ্য হলো নিউট্রিনোর ভর বিন্যাস, অর্থাৎ নিউট্রিনোর ভর স্তরগুলোর ক্রম নির্ধারণ করা। আমরা জানি যে নিউট্রিনোর ভর আছে, কিন্তু আমরা এখনও জানি না কোন ভর স্তরটি সবচেয়ে হালকা এবং কোনটি সবচেয়ে ভারী,” ওয়াং বলেন।
“এই প্রথম ফলাফলটি এখনও ভরের ক্রম নির্ধারণ করে না। এর গুরুত্ব হলো, এটি বাস্তব ডেটা দিয়ে ডিটেক্টর এবং বিশ্লেষণকে বৈধতা দেয়,” ওয়াং বলেন।
ওয়াং বলেন, জুনো এখন পর্যন্ত ছয়টি মৌলিক নিউট্রিনো দোলন প্যারামিটারের মধ্যে দুটিকে সর্বোচ্চ নির্ভুলতার সাথে পরিমাপ করেছে, যা আগের চেয়ে প্রায় ১.৬ গুণ ভালো।
সাধারণ পদার্থের প্রতিটি কণার একটি অনুরূপ প্রতিকণা থাকে, যার ভর একই কিন্তু বৈদ্যুতিক চার্জ বিপরীত—ধনাত্মক, ঋণাত্মক বা নিরপেক্ষ, যেমনটা নিউট্রিনোর ক্ষেত্রে হয়। সুতরাং, প্রতিটি নিউট্রিনোর একটি অনুরূপ প্রতি-নিউট্রিনো থাকে।
নিউট্রিনো দোলন পরিমাপের জন্য চীনের জুনো পরীক্ষার প্রধান পদ্ধতি হলো ডিটেক্টর থেকে প্রায় ৩৩ মাইল (৫২.৫ কিমি) দূরে অবস্থিত ইয়াংজিয়াং এবং তাইশান পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্র থেকে নির্গত প্রতি-নিউট্রিনো পর্যবেক্ষণ করা। এই দুটি প্যারামিটার প্রতি-নিউট্রিনোর আচরণের সাথে জড়িত।
জুনো ডিটেক্টর হলো একটি বিশাল গোলাকার ট্যাঙ্ক, যা ২০,০০০ টন জৈব তরলে পূর্ণ। এই তরলটি অন্ধকার পরিবেশে আলো নির্গত করে যখন অ্যান্টিনিউট্রিনোসহ অন্যান্য কণা এর মধ্য দিয়ে যায়।
নিউট্রিনো হলো মৌলিক কণা, অর্থাৎ এগুলো এর চেয়ে ছোট কোনো কিছু দিয়ে গঠিত নয়, যা এদেরকে মহাবিশ্বের অন্যতম মৌলিক গঠন উপাদানে পরিণত করে। যেহেতু নিউট্রিনো বৈদ্যুতিকভাবে নিরপেক্ষ, তাই সবচেয়ে শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্রও এদেরকে প্রভাবিত করতে পারে না। মহাকাশে ভ্রমণের সময় নিউট্রিনো নক্ষত্র, গ্রহ এবং অন্য যেকোনো বস্তুর মধ্য দিয়ে বাধাহীনভাবে চলে যায়।
বিজ্ঞানীরা এদের উৎস পর্যন্ত অনুসরণ করতে পারেন এবং এর মাধ্যমে মহাবিশ্বের সবচেয়ে শক্তিশালী কিছু প্রক্রিয়া সম্পর্কে জানতে পারেন। এগুলো হয়তো পদার্থের উৎপত্তি এবং মহাবিশ্বে এর প্রতিপক্ষ প্রতিপদার্থের তুলনায় এর প্রাধান্য, ডার্ক ম্যাটার ও ডার্ক এনার্জির প্রকৃতি এবং সুপারনোভার অভ্যন্তরীণ কার্যকলাপ বোঝার চাবিকাঠি হতে পারে।
ওয়াং বলেছেন, চীনের জুনো সূর্য, পৃথিবী, বায়ুমণ্ডল এবং সম্ভবত ভবিষ্যতের কোনো সুপারনোভা থেকে আসা নিউট্রিনো নিয়ে গবেষণা করবে।
ওয়াং বলেন, “প্রতি সেকেন্ডে বিপুল সংখ্যক নিউট্রিনো পৃথিবীর মধ্য দিয়ে যায়, কিন্তু এর মধ্যে মাত্র একটি ক্ষুদ্র অংশই মিথস্ক্রিয়া করে। এ কারণেই জুনোর মতো পরীক্ষাগুলোর জন্য খুব বড় ডিটেক্টর, মাটির অনেক গভীরে অবস্থিত স্থান, সতর্কতামূলক সুরক্ষা ব্যবস্থা এবং দীর্ঘমেয়াদী স্থিতিশীল কার্যক্রম প্রয়োজন।”
৩০০ মিলিয়ন ডলারেরও বেশি ব্যয়ে নির্মিত জুনো একটি আন্তর্জাতিক বৈজ্ঞানিক সহযোগিতার প্রতিনিধিত্ব করে। ওয়াং বলেন, জুনো, ডিউন এবং হাইপার-কামিওকান্ডে হলো একে অপরের পরিপূরক প্রচেষ্টা।
ওয়াং বলেন, “এগুলো ভিন্ন ভিন্ন প্রযুক্তি এবং নিউট্রিনোর উৎস ব্যবহার করে, তাই প্রতিটিই নিউট্রিনো পদার্থবিজ্ঞানের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ কিছু প্রশ্নের ক্ষেত্রে ভিন্ন ভিন্ন দৃষ্টিকোণ নিয়ে আসে। সম্মিলিতভাবে, এগুলো নিউট্রিনোর বৈশিষ্ট্য সম্পর্কে একটি ব্যাপকতর এবং আরও শক্তিশালী ধারণা দেবে।”
