28 Jul নিউট্ৰিন’ৰ দোলন আৰু নতুন পদাৰ্থ-বিজ্ঞান

ধৰাহওক আপোনাৰ সন্মুখেৰে মেকুৰী এটা খোজকাঢ়ি গৈ আছে, আৰু আপুনিও মেকুৰীটোৰ গতিবিধি স্পষ্টভাৱে লক্ষ্য কৰি আছে। হঠাৎ কথা নাই বতৰা নাই, মেকুৰীটো এটা বাঘলৈ পৰিবৰ্তন হৈ পৰিল! কিছুসময়ৰ পিছত সেই বাঘটো এটা সিংহলৈ ৰূপান্তৰিত হ’ল, আৰু অলপ সময়ৰ পিছত সিংহটো আকৌ মেকুৰীলৈ ৰূপান্তৰিত হৈ পৰিল! সেই দৃশ্যটো দেখাৰ পিছত আপোনাৰ মনোভাৱ কেনে হ’ব? বৰ্তমান পদাৰ্থ-বিজ্ঞান জগতৰ গৱেষণা ক্ষেত্ৰখনত সঘনাই আলোচিত হৈ থকা বিষয়, নিউট্ৰিন’ নামৰ প্ৰাথমিক কণাবিধৰ প্ৰকাৰবোৰৰ মাজৰ দোলন (neutrino oscillation) বিষয়টোও থুলমূলকৈ এনেকুৱাই। এই উপমাটো প্ৰকৃত পৰিঘটনাটো বুজাবলৈ সম্পূৰ্ণ সঠিক নহয় যদিও, নিউট্ৰিন’-দোলনৰ বিষয়ে একো নজনা বা নতুনকৈ শিকা ব্যক্তি এজনক বুজাবলৈ ইয়াতকৈ ভাল উপমা বিচাৰি নাপালোঁ। এই নিউট্ৰিন’-দোলনৰ আৱিষ্কাৰৰ বাবেই জাপানৰ তাকাকি কাজিতা আৰু কানাডাৰ আৰ্থাৰ মেকডোনাল্ডক ২০১৫ চনৰ পদাৰ্থ-বিজ্ঞানৰ নোবেল বঁটা দিয়া হৈছিল। বৰ্তমান সময়ত পদাৰ্থ-বিজ্ঞানীসকলৰ মূৰৰ কামোৰণি হৈ পৰা এই দোলন প্ৰকৃততে কি, আৰু নতুন পদাৰ্থ-বিজ্ঞান জগতৰ প্ৰতি ইয়াৰ অৱদান কি, সেয়া জানিবলৈ আমি প্ৰথমে তাত্ত্বিক পদাৰ্থ-বিজ্ঞান আৰু প্ৰাথমিক কণাবোৰৰ বিষয়ে জানিব লাগিব। প্ৰাথমিক, বা মৌলিক কণা (elementary particle) বুলি কওঁতে, যিবোৰ কণাক আন সৰু উপ-কণাৰ সমষ্টি হিচাপে ভাঙিব নোৱাৰি – সেইকেইটাৰ কথা কোৱা হৈছে। আধুনিক পদাৰ্থ-বিজ্ঞানৰ এই কথাখিনি বৰ দীঘলীয়া, আৰু সংক্ষিপ্তকৈ কওঁতে অতি সহজে পাঠকৰ মনত খেলিমেলিৰ সৃষ্টি কৰিব পাৰে। তথাপি থুলমূলকৈ প্ৰাথমিক কণাৰ প্ৰামাণিক আৰ্হিটোৰ কেনেকৈ বিকাশ ঘটোৱা হ’ল সেয়া কওঁ।

আধুনিক তাত্ত্বিক পদাৰ্থবিজ্ঞানৰ এটা মূল বৈশিষ্ট্য হৈছে বিভিন্ন সময়ৰ বিভিন্ন তত্ত্বৰ একত্ৰীকৰণ। বিংশ শতিকাৰ মাজভাগত আইনষ্টাইনৰ বিশেষ আপেক্ষিকতাবাদ (special relativity) আৰু কোৱাণ্টাম বলবিজ্ঞানক একত্ৰিত কৰি বিজ্ঞানীসকলে কোৱাণ্টাম ফিল্ড থিয়ৰি নামৰ এক যুগান্তকাৰী গাণিতিক তত্ত্বৰ সৃষ্টি কৰিছিলে। কোৱাণ্টাম বলবিজ্ঞান আৰু বিশেষ আপেক্ষিকতাবাদক একেলগ কৰিবলৈ যাওঁতে পল ডিৰাকে লক্ষ্য কৰিছিল যে ইলেক্ট্ৰন জাতীয় বৈদ্যুতিক আধানযুক্ত কণাৰ ক্ষেত্ৰ থকা সমীকৰণবোৰত ফ’ট’ন, অৰ্থাৎ পোহৰ কণিকাক সাঙুৰি ল’লে ইলেক্ট্ৰনৰ কিছুমান গুণ, যেনে বৈদ্যুতিক আধান (electric charge), নিহিত ঘূৰ্ণন (inherent spin), প্ৰতিকণা (anti-particle) আদি নিজে নিজেই সমীকৰণবোৰত বিভিন্ন ৰূপত দেখা দিয়ে। অৰ্থাৎ, ইলেক্ট্ৰনৰ আপেক্ষিক-কোৱাণ্টাম তত্ত্ব (relativistic quantum theory)ৰ লগত পোহৰ কণিকা আৰু জেমচ ক্লাৰ্ক মেক্সৱেলৰ বিদ্যুৎচুম্বকীয় তত্ত্বৰ একত্ৰীকৰণ সম্ভৱ। এনেধৰণৰ একত্ৰীকৰণৰ উদাহৰণ পদাৰ্থবিজ্ঞান জগতত নতুন নহয়। ইয়াৰ পূৰ্বেও মেক্সৱেলে বৈদ্যুতিক আৰু চুম্বকীয় “ক্লাছিকেল” (অৰ্থাৎ, কোৱাণ্টাম বলবিজ্ঞানৰ দৰে আধুনিক চিন্তাবোৰৰ আগৰ) ফিল্ড থিয়ৰি দুটাৰ একত্ৰীকৰণ কৰিছিল, আৰু ইয়াৰ সহায়ত পোহৰক বিদ্যুৎচুম্বকীয় ক্ষেত্ৰৰ দোলন বুলি প্ৰমাণিত কৰাৰ লগতে পোহৰৰ ধ্ৰুৱ গতিবেগৰ তাত্ত্বিক ব্যাখ্যা আগবঢ়াইছিল। নতুনকৈ একত্ৰীকৰণ কৰা আপেক্ষিক-কোৱাণ্টাম তত্ত্বৰ সহায়ত পল ডিৰাক, ৰিছাৰ্ড ফাইনমেন আদি তাত্ত্বিক পদাৰ্থ-বিজ্ঞানীসকলে মেক্সৱেলৰ “ক্লাছিকেল” বিদ্যুতচুম্বকীয় তত্ত্বৰ এক “কোৱাণ্টাম” ৰূপ দিবলৈ সক্ষম হৈছিল। সেই নতুন ৰূপটোত ব্যৱহাৰ হোৱা ধাৰণাটোক কোৱাণ্টাম ফিল্ড থিয়ৰি (QFT) বুলি কোৱা হয়, কিয়নো এই তত্ত্বৰ মতে প্ৰতিটো প্ৰাথমিক কণাৰ অস্তিত্বক এখন সৰ্বব্যাপী থকা ফিল্ড, অৰ্থাৎ ক্ষেত্ৰৰ কোনো এটা স্থানত একপ্ৰকাৰৰ স্থানীয় প্ৰকোপন (local excitement) বুলি ধৰা হয়। প্ৰতিটো কণাৰে এখন ফিল্ড আছে – যেনে ইলেক্ট্ৰনৰ বাবে ইলেক্ট্ৰন ফিল্ড, বা কোৱাৰ্ক (quark)ৰ বাবে কোৱাৰ্ক ফিল্ড ইত্যাদি। আন ভাষাত ক’বলৈ গ’লে, পদাৰ্থকণাবোৰ এই ফিল্ডবোৰৰেই এক বাস্তৱ ৰূপ। ইলেক্ট্ৰন জাতীয় বৈদ্যুতিক আধানযুক্ত কণাৰ ক্ষেত্ৰত কোৱাণ্টাম পৰ্য্যায়ৰ (অৰ্থাৎ, প্ৰতিটো ক্ষুদ্ৰতম কণাৰ ক্ষেত্ৰত) বিদ্যুৎচুম্বকীয় ক্ৰিয়া-বিক্ৰিয়াবোৰ ব্যাখ্যা কৰিব পৰা এই কোৱাণ্টাম ফিল্ড থিয়ৰিটোৰ নাম দিয়া হয় কোৱাণ্টাম ইলেক্ট’ডাইনামিক্স (QED) – অথবা কোৱাণ্টাম বিদ্যুতচুম্বকীয় তত্ত্ব। মানৱ সভ্যতাত এতিয়ালৈকে যিমানবোৰ বৈজ্ঞানিক তত্ত্ব উদ্ভাৱন কৰা হৈছে, এই গোটেইবোৰৰ ভিতৰত কোৱাণ্টাম ইলেক্ট’ডাইনামিক্সকেই আটাইতকৈ সঠিক বুলি গণ্য কৰা হয়। এই তত্ত্বৰ গাণিতিক গাঁঠনিৰ সহায় লৈয়েই সবল নিউক্লীয় বল (strong nuclear force)ক ব্যাখ্যা কৰিব পৰাকৈ কোৱাণ্টাম ক্ৰ’ম’ডাইনামিক্স (QCD)ৰ বিকাশ ঘটোৱা হয়। আব্দুছ চালাম, ষ্টিফেন ৱাইনবাৰ্গ আৰু শ্চেল্ডণ গ্লাছ’ই ১৯৬০ৰ দশকত কোৱাণ্টাম ইলেক্ট’ডাইনামিক্সত দুৰ্বল নিউক্লীয় বল (weak nuclear force)ক ব্যাখ্যা কৰিব পৰাকৈ প্ৰয়োজনীয় সালসলনি ঘটাই ইলেক্ট্ৰ’ৱিক থিয়ৰি (electroweak theory) নামেৰে এক একত্ৰীকৃত তত্ত্বৰ বিকাশ ঘটায়। অৱশেষত কোৱাণ্টাম ক্ৰ’ম’ডাইনামিক্স আৰু ইলেক্ট্ৰ’ৱিক থিয়ৰি এই গোটেইবোৰ একত্ৰিত কৰি এক “ষ্টেণ্ডাৰ্ড মডেল”ৰ সৃষ্টি কৰা হয়। এই প্ৰামাণিক আৰ্হিটোৱেই হৈছে প্ৰাথমিক কণা-বিজ্ঞান (elementary particle physics)ৰ একপ্ৰকাৰৰ মেপ। পদাৰ্থবিজ্ঞান জগতত বৰ্তমানলৈকে আৱিষ্কাৰ কৰা প্ৰতিটো প্ৰাথমিক কণাৰ তথ্য এই মডেলত আছে। শেহতীয়াকৈ ২০১২ চনত ছাৰ্ণ(CERN)ত হিগছ ব’ছ’ন (higgs boson) কণাৰ আৱিষ্কাৰৰ লগে লগে এই ষ্টেণ্ডাৰ্ড মডেলৰ কণাসমূহৰ অস্তিত্বৰ প্ৰমাণ কৰা কাৰ্য্য সম্পূৰ্ণ হৈছে।

ষ্টেণ্ডাৰ্ড মডেলত থকা কণাসমূহ:

ষ্টেণ্ডাৰ্ড মডেলত থকা কণাসমূহক মূলতঃ কেইটামান গ্ৰুপ(group)ত ভগাই ল’ব পাৰি। প্ৰথমতে কোৱাৰ্কবোৰৰ কথা কওঁ। কোৱাৰ্ক ৬ প্ৰকাৰৰ আছে — আপ, ডাউন, চাৰ্ম, ষ্ট্ৰেঞ্জ, টপ আৰু বটম (up, down, charm, strange, top, bottom)। আপ, চাৰ্ম আৰু টপ – এই তিনিটা +২/৩ e পৰিমাণৰ ধনাত্মক আধান যুক্ত, আৰু ডাউন, ষ্ট্ৰেঞ্জ আৰু বটম – এই তিনিটা -১/৩ e পৰিমানৰ ঋণাত্মক আধান যুক্ত (e মানে প্ৰায় \text{১.৬০২}\times\text{১০}^\text{-১৯} C পৰিমাণৰ আধান আৰু ইয়াত C য়ে কুলম্ব একক বুজাইছে)। মন কৰিব, সিহঁতৰ নামবোৰৰ লগত সিহঁতৰ গুণবোৰৰ কোনো সম্পৰ্ক নাই; উপযুক্ত শব্দৰ অভাৱত সুবিধাজনকভাৱে দিয়া নামহে সেইকেইটা। এই বিভিন্ন প্ৰকাৰবোৰক কোৱাৰ্কৰ “স্বাদ” (flavour) বুলি কোৱা হয়। অৱশ্যে এই স্বাদৰ লগত জিভাৰ জুতিৰ খেলিমেলি নকৰিব। কোৱাৰ্কৰ নামকেইটাৰ দৰেই আমি উপযুক্ত শব্দৰ অভাৱতহে এই শব্দটো ব্যৱহাৰ কৰি আহিছোঁ। দৈনন্দিন জীৱনত ঘটা ঘটনাবোৰৰ পৰা কোৱাণ্টাম জগতখনৰ ঘটনাবোৰ বহুত বেলেগ। আপুনি এই স্বাদ বুলি কওঁতে কোৱাৰ্কৰ বেলেগ বেলেগ “অৱতাৰ” বুলিও ভাবি ল’ব পাৰে। প্ৰতিটো অৱতাৰৰে কিছুমান গুণ বেলেগ, যাৰ সহায়ত আমি এই বিভিন্ন “স্বাদ”বোৰৰ মাজত পাৰ্থক্য বিচাৰি উলিয়াব পাৰোঁ। এই কোৱাৰ্কবোৰে প্ৰকৃতিত কেতিয়াও অকলশৰে থাকিব নোৱাৰে; তিনিটা কোৱাৰ্ক লগ লাগি, বা কোৱাৰ্ক আৰু এণ্টি-কোৱাৰ্ক দুটাই ইটোৱে সিটোৱে লগ লাগি বিভিন্নধৰণৰ কণাৰ সৃষ্টি কৰি থাকে। উদাহৰণস্বৰূপে, দুটা আপ কোৱাৰ্ক আৰু এটা ডাউন কোৱাৰ্ক লগ লাগি এটা +১ e আধানযুক্ত প্ৰ’ট’নৰ সৃষ্টি কৰে, দুটা ডাউন কোৱাৰ্ক আৰু এটা আপ কোৱাৰ্ক লগ লাগি এটা বৈদ্যুতিক আধান বিহীন নিউট্ৰন সৃষ্টি কৰে (নিউট্ৰিন’ৰ লগত নিউট্ৰনৰ খেলিমেলি নকৰিব, দুয়োটা সম্পূৰ্ণ বেলেগ)। অৰ্থাৎ প্ৰ’ট’ন, নিউট্ৰন এইবোৰ “প্ৰাথমিক”কণা নহয় – ইহঁত কোৱাৰ্কেৰে গঠিত। এই প্ৰ’ট’ন আৰু নিউট্ৰনেই পৰমাণুবোৰৰ নিউক্লিয়াছ গঠন কৰে। বাকীবোৰ কোৱাৰ্কে বিভিন্ন ধৰণে লগ লাগি আন কিছুমান উচ্চ শক্তিসম্পন্ন কণা গঠন কৰে, যিবোৰক উচ্চ শক্তিৰ কণাত্বৰক যন্ত্ৰত আৰু উচ্চ শক্তিসম্পন্ন মহাজাগতিক ৰশ্মিবোৰত পোৱা যায়। বিদ্যুৎচুম্বকীয় বলৰ ক্ষেত্ৰত যিদৰে ধনাত্মক আৰু ঋণাত্মক – এই দুই প্ৰকাৰৰ আধান থাকে, ঠিক তেনেদৰে সবল নিউক্লীয় বলৰ ক্ষেত্ৰটো তিনি প্ৰকাৰৰ “ৰং-আধান” (colour-charge) থাকে। সেইকেইটাক ৰঙা (r), সেউজীয়া (g) আৰু নীলা (b) নাম দিয়া হৈছে। সেইদৰে এণ্টি-কোৱাৰ্কবোৰৰ বাবেও তিনি প্ৰকাৰৰ এণ্টি-আধান থাকে। প্ৰতিটো ৰং-আধানযুক্ত কণাই ইয়াৰ বিপৰীত ৰং-আধানৰ লগত বা তিনিওটা ৰং-আধানৰ সমষ্টি হিচাপে লগ লাগি থাকে। সেইকাৰণে কোৱাৰ্কবোৰক অকলশৰীয়াকৈ পাব নোৱাৰি। দৈনন্দিন জীৱনত সবল নিউক্লীয় বলৰ পোনপটীয়া প্ৰভাৱ দেখা পোৱা নাযায় বাবে শব্দৰ অভাৱতহে ৰং-আধান বুলি ক’বলগীয়া হ’ল। দৈনন্দিন জীৱনত দেখা পোহৰৰ ৰংবোৰৰ লগত ইয়াৰ একো সম্পৰ্ক নাই। সবল নিউক্লীয় বলৰ দ্বাৰা প্ৰভাৱিত হ’বলৈ কণা এটাৰ এই ৰং-আধান থকাটো প্ৰয়োজনীয়।

হাইস্কুলীয়া বিজ্ঞান শিক্ষাৰ অন্তৰ্গত এই প্ৰ’ট’ন আৰু নিউট্ৰন কণা দুটাক সকলোৱে চিনি পায়। পৰমাণু এটা গঠন কৰিবলৈ প্ৰয়োজনীয় আন এটা কণা হৈছে ইলেক্ট্ৰন। এই কণাবিধ লেপ্টন (lepton) গ্ৰুপটোৰ অন্তৰ্গত। লেপ্টন গ্ৰুপৰেই ইলেক্ট্ৰনৰ দৰে, অথচ উচ্চ ভাৰ বিশিষ্ট আন দুটা কণা হৈছে মিউৱন (muon) আৰু টাও (tau)। এই প্ৰতিটো লেপ্টন “প্ৰকাৰ”ৰ কণাবোৰে যেতিয়া দুৰ্বল নিউক্লীয় ক্ষয়-বিক্ৰিয়া (weak nuclear decay interaction)বোৰত ভাগ লয়, তেতিয়া এই তিনিওটা প্ৰকাৰৰ প্ৰতিটোৰ লগতেই নিউট্ৰিন’ নামৰ আন তিনিপ্ৰকাৰৰ কণা জড়িত হৈ থাকে। সেইকেইটাক সাঙুৰি মুঠ লেপ্টনৰ সংখা হ’ল ৬টা – ইলেক্ট্ৰন আৰু ইলেক্টন নিউট্ৰিন’, মিউৱন আৰু মিউৱন নিউট্ৰিন’, টাও আৰু টাও নিউট্ৰিন’। ইলেক্ট্ৰন, মিউৱন আৰু টাও – এই তিনিবিধ লেপ্টনৰ মৌলিক ভৰ আছে আৰু -১ e পৰিমাণৰ ঋণাত্মক আধান আছে। আনহাতে, ষ্টেণ্ডাৰ্ড মডেলৰ মতে নিউট্ৰিন’কেইটাৰ মৌলিক ভৰ নাই, বৈদ্যুতিক আধানো নাই, আনকি ৰং-আধানো নাই। অৰ্থাৎ, মহাকৰ্ষণ, বিদ্যুৎচুম্বকীয় বল, বা সবল নিউক্লীয় বলে ইয়াক প্ৰভাৱিত কৰিব নোৱাৰে, কেৱল দুৰ্বল নিউক্লীয় বলেহে পাৰে। দুৰ্বল নিউক্লীয় বলৰ লগত জড়িত উপ-পাৰমাণৱিক (subatomic) ক্ৰিয়া-বিক্ৰিয়াবোৰ সংঘটিত হোৱাৰ সম্ভাৱনা বহুত কম হোৱাৰ বাবে নিউট্ৰিন’বোৰক পৰীক্ষাগাৰত ধৰা পেলোৱাটো অতি কঠিন কাম। নিউট্ৰিন’বোৰ অতিকৈ নিষ্ক্ৰিয়। সূৰ্যৰ পৰা সৃষ্টি হৈ আহি আপোনাৰ হাতৰ বুঢ়া আঙুলিটোৰ সমান বহল অংশ এটাৰে প্ৰতি চেকেণ্ডত প্ৰায় ৬৫০০ কোটি নিউট্ৰিন’ পাৰ হৈ যায়, অথচ আপুনি একো গমেই নাপায়।

কোৱাৰ্ক আৰু লেপ্টনবোৰ হৈছে পদাৰ্থ গঠন কৰা কণিকা। ইয়াৰ লগতে কোৱাণ্টাম ফিল্ড থিয়ৰিত প্ৰতিটো প্ৰাথমিক বলৰ লগতো কেইটামান বল কঢ়িওৱা কণা (force carriers) থাকে। ষ্টেণ্ডাৰ্ড মডেলে সফলভাৱে ব্যাখ্যা কৰিব পৰা প্ৰাথমিক বল তিনিবিধ হৈছে – বিদ্যুৎচুম্বকীয় বল, সবল নিউক্লীয় বল, আৰু দুৰ্বল নিউক্লীয় বল। বিদ্যুৎচুম্বকীয় বল কঢ়িয়াব পৰা কণাবিধ হ’ল ফ’ট’ন – অৰ্থাৎ পোহৰ কণা। এই কণাবিধেই সকলো ধৰণৰ বিদ্যুৎচুম্বকীয় পৰিঘটনাৰ বাবে দায়ী। ফ’ট’নৰ সহায়তেই ইলেক্ট্ৰনবোৰ পৰমাণুত, পৰমাণুবোৰ অণুত, আৰু অণুবোৰ পদাৰ্থৰ মাজত বান্ধ খাই থাকে। সবল নিউক্লীয় বল কঢ়িয়াব পৰা ৮ বিধ ৰং-আধানযুক্ত গ্লুৱণ (gluon) নামৰ কণা আছে, আৰু দুৰ্বল নিউক্লীয় বল কঢ়িয়াব পৰা মৌলিক ভৰযুক্ত কণা— W⁺, W⁻ আৰু Z⁰ আছে। সবল নিউক্লীয় বলে কোৱাৰ্কবোৰক প্ৰ’ট’ন আৰু নিউট্ৰনৰ মাজত বান্ধি ৰাখে, আৰু দুৰ্বল নিউক্লীয় বল নিউক্লীয় ক্ষয়-বিক্ৰিয়াবোৰৰ বাবে দায়ী। মহাকৰ্ষণ বলকো ষ্টেণ্ডাৰ্ড মডেলৰ লগত একত্ৰীকৰণৰ প্ৰচেষ্টাৰে গ্ৰেভিটন নামৰ এটা কণা ষ্টেণ্ডাৰ্ড মডেলত সংযোজন কৰা হৈছে। অৱশ্যে এতিয়ালৈকে ষ্টেণ্ডাৰ্ড মডেলে মহাকৰ্ষণ বলক ব্যাখ্যা কৰিব পৰাকৈ সফল হোৱা নাই।

অৱশেষত ষ্টেণ্ডাৰ্ড মডেলৰ শেহতীয়াকৈ আৱিষ্কাৰ কৰা কণাটো হ’ল হিগছ ব’ছ’ন। এই কণাটোৱে প্ৰাথমিক কণাবোৰত মৌলিক ভৰ প্ৰদান কৰে, আৰু ষ্টেণ্ডাৰ্ড মডেলক সম্পূৰ্ণ কৰে। হিগছ ব’ছ’ন অবিহনে ষ্টেণ্ডাৰ্ড মডেল অসম্পূৰ্ণ হৈ ৰোৱাৰ বাবে ইয়াক বহুতে সাহিত্যৰ ভাষাৰে “ঈশ্বৰ কণা” বুলিও অভিহিত কৰে। পিছে সাধাৰণ মানুহৰ ধৰ্মীয় বিশ্বাসৰ ঈশ্বৰৰ লগত ইয়াৰ কোনো সম্পৰ্ক নাই। সেইজনা ঈশ্বৰক প্ৰমাণ অবিহনে বিজ্ঞানে কেতিয়াও আঁকোৱালি নলয়। বিজ্ঞানীৰ কাব্যিক ভাষাত প্ৰকাশ পোৱা ঈশ্বৰজন আচলতে প্ৰকৃতিৰ সমীকৰণবোৰহে – এক উপমা মাথোন। বহুতে আকৌ বিজ্ঞানীসকলক ঈশ্বৰ বিশ্বাসী বুলি ক’বলৈ এই উদাহৰণটো ব্যৱহাৰ কৰে, গতিকে এই ক্ষেত্ৰত সাৱধান হ’ব।

নিউট্ৰিন’ৰ প্ৰকাৰবোৰৰ মাজত দোলন:

ষ্টেণ্ডাৰ্ড মডেলৰ এটা গুৰুত্বপূৰ্ণ বৈশিষ্ট্য এয়ে যে, বল কঢ়িওৱা কণা কেইটামানৰ বাহিৰে, মৌলিক (স্থিতি) ভৰহীন কণাকেইটা হৈছে তিনি প্ৰকাৰৰ নিউট্ৰিন’কেইটা। কিন্তু, বিশেষ আপেক্ষিকতাবাদৰ নীতি অনুসৰি এই স্থিতিভৰ (rest mass) নথকা কণাকেইটাই পোহৰ কণাৰ দৰেই পোহৰৰ বেগত গতি কৰিব লাগিব, আৰু কণাকেইটাই সময় অনুভৱ কৰিব নোৱাৰিব। পিছে বাস্তৱিকতে নিউট্ৰিন’বোৰক এটা প্ৰকাৰৰ পৰা আন এটা প্ৰকাৰলৈ সলনি হোৱাৰ প্ৰমাণ পোৱা গৈছে – ঠিক সেই আগতে উল্লেখ কৰি অহা মেকুৰী, বাঘ আৰু সিংহটোৰ দৰে! ইলেক্ট্ৰন নিউট্ৰিন’ এটাই ইয়াৰ গতিপথতেই নিজৰ পৰিচয় সলাই মিউৱন নিউট্ৰিন’ বা টাও নিউট্ৰিন’লৈ ৰূপ সলাব পাৰে। আন দুটা প্ৰকাৰৰ নিউট্ৰিন’ইও ঠিক একেই ধৰণে নিজৰ পৰিচয় সলাব পাৰে। নিউট্ৰিন’ৰ প্ৰকাৰবোৰৰ মাজৰ এই পৰস্পৰ সালসলনিবোৰকে নিউট্ৰিন’ৰ প্ৰকাৰৰ দোলন বুলি কোৱা হৈছে। সেয়া পেন্দুলামৰ দৰে কোনো ভৌতিক বস্তুৰ দোলন গতি নহয়; নিউট্ৰিন’বোৰৰ পৰিচয়টোৰ দোলনহে। পিছে এই পৰিঘটনাটোতকৈও গুৰুত্বপূৰ্ণ কথাটো হ’ল যে – নিউট্ৰিন’ এটাই সময়ৰ উত্তৰণ অনুভৱ কৰিব পৰাৰ বাবেহে এই ধৰণৰ ৰূপ পৰিৱৰ্তন সম্ভৱ হয়; এনে নোহোৱা হ’লে নিউট্ৰিন’ এটাৰ পৰিচয়টো ফটোগ্ৰাফ এখনৰ দৰেই চিৰস্থায়ী হ’লহেঁতেন। পিছে সময় অনুভৱ কৰিবলৈ আকৌ কণাকেইটাই পোহৰৰ বেগত গতি কৰিব নোৱাৰিব – অৰ্থাৎ, নিউট্ৰিন’বোৰ পোহৰৰ দৰে স্থিতিভৰ বিহীন হ’ব নোৱাৰিব। ষ্টেণ্ডাৰ্ড মডেলৰ মৌলিক ভৰ বিহীন নিউট্ৰিন’বোৰৰ বাস্তৱিকতে মৌলিক ভৰ থকাটো প্ৰয়োজনীয়! অৰ্থাৎ, ষ্টেণ্ডাৰ্ড মডেলৰ ফলাফল ভুল! সেয়াই বৰ্তমানৰ তাত্ত্বিক পদাৰ্থবিজ্ঞানী সকলৰ মুৰৰ কামোৰণি। এই নিউট্ৰিন’ৰ পৰিচয়ৰ দোলনক ১৯৮০ৰ দশকতেই পোনপ্ৰথমবাৰৰ বাবে আৱিষ্কাৰ কৰা হৈছিল।

১) ১৯৮০ৰ দশকত কামিঅ’কাণ্ডে (জাপান) আৰু IMB (Irvine-Michigan-Brookhaven detector (US)) পৰীক্ষাগাৰত প্ৰ’ট’ন ক্ষয়ীভৱন বিক্ৰিয়াৰ অধ্যয়নৰ লগতে বায়ুমণ্ডলত মহাজাগতিক ৰশ্মিৰ ফলত সৃষ্টি হোৱা মিউৱন নিউট্ৰিন’ৰ অধ্যয়ন কৰা হৈছিল। ১৯৮৮ চনত জাপানত তাকাকি কাজিতা আৰু তেওঁৰ দলটোৱে আশা কৰাতকৈ কম পৰিমাণৰ মিউৱন নিউট্ৰিন’ৰ সংখ্যা লক্ষ্য কৰে। IMB পৰীক্ষাগাৰে এই পৰ্যবেক্ষণটোক নিশ্চিত কৰে, আৰু সমস্যাটোক “বায়ুমণ্ডলৰ নিউট্ৰিন’ৰ ব্যতিক্ৰমতা” (atmospheric neutrino anomaly) নাম দিয়ে। এই পৰিঘটনাটোৰ বাবে মিউৱন নিউট্ৰিন’ৰ ৰূপ সলনি হোৱা গুণটোৱেই জগৰীয়া বুলি অৱশেষত বিজ্ঞানীসকলে সিদ্ধান্তত উপনীত হয়।

২) কানাডাৰ SNO (Sudbury Neutrino Observatory (Canada)) পৰীক্ষাগাৰত সূৰ্য্যৰ নিউক্লীয় বিক্ৰিয়াত উৎপত্তি হোৱা ইলেক্ট্ৰন নিউট্ৰিন’বোৰৰ অধ্যয়ন কৰা হৈছিল। ২০০১ চনত প্ৰকাশ কৰা এক ফলাফলৰ মতে তেওঁলোকে ইলেক্ট্ৰন নিউট্ৰিন’ৰ পৰা আন নিউট্ৰিন’ৰ প্ৰকাৰলৈ ৰূপ পৰিৱৰ্তন হোৱা আৰু এই প্ৰকাৰবোৰৰ মাজত দোলন হোৱা বুলি প্ৰকাশ কৰে।

এই দুয়োটা পৰীক্ষাই নিউট্ৰিন’-দোলন পৰিঘটনাটোক সফলভাৱে প্ৰমাণিত কৰিছে। নতুন পদাৰ্থবিজ্ঞান জগতত আলোড়ন সৃষ্টি কৰা এই আৱিষ্কাৰৰ বাবেই জাপানৰ তাকাকি কাজিতা আৰু কানাডাৰ আৰ্থাৰ মেকডোনাল্ড দুয়োজনকে ২০১৫ চনৰ পদাৰ্থবিজ্ঞানৰ নোবেল বঁটাৰে সন্মানিত কৰা হয়।

নতুন পদাৰ্থবিজ্ঞান:

নিউট্ৰিন’ৰ দোলন পৰিঘটনাটো ষ্টেণ্ডাৰ্ড মডেলৰ ফলাফলৰ লগত একমত নহয়। অৱশ্যে এইটোৰ বাবেই ষ্টেণ্ডাৰ্ড মডেলক সম্পূৰ্ণৰূপে নাকচ কৰা হোৱা নাই। পদাৰ্থবিজ্ঞান জগতৰ অধিকাংশ ক্ষেত্ৰতেই ষ্টেণ্ডাৰ্ড মডেল এটা সফল তত্ত্ব। অৱশ্যে নিউট্ৰিন’ৰ মৌলিক ভৰক অন্তৰ্ভুক্ত কৰিবলৈ ষ্টেণ্ডাৰ্ড মডেলৰ প্ৰয়োজনীয় সংশোধনী ঘটোৱাৰ প্ৰয়োজন আছে। এনেদৰে পৰীক্ষাগাৰৰ ফলাফলৰ লগত একমত হ’বলৈ বৈজ্ঞানিক তত্ত্ব এটাৰ প্ৰয়োজনীয় সালসলনি ঘটোৱাটো বিজ্ঞান জগতৰ এটা সাধাৰণ অথচ শক্তিশালী পদক্ষেপ। ইয়েই বিজ্ঞানক ধৰ্মীয় বিশ্বাস বা ব্যক্তিগত বিশ্বাসৰ পৰা পৃথক কৰি ৰাখে। বিজ্ঞান জগতৰ প্ৰতিটো ভুলেই নতুন বৈজ্ঞানিক তত্ত্বৰ বাটকটীয়া। ষ্টেণ্ডাৰ্ড মডেলৰ দুৰ্বলতাবোৰ আন কিছুমান বিষয়তো দেখা যায়। নিউট্ৰিন’ দোলনৰ লগতে এই তত্ত্বই কণা-প্ৰতিকণাৰ পৰিমাণত ভাৰসাম্যহীনতা (matter-antimatter asymmetry), প্ৰতিসাম্যতা (symmetry)ৰ লগত জড়িত প্ৰশ্ন কিছুমান, মহাকৰ্ষণ, কৃষ্ণ-পদাৰ্থ (dark matter), কৃষ্ণ-শক্তি (dark energy) ইত্যাদি ব্যাখ্যা কৰাত বিফল হয়, আৰু আইনষ্টাইনৰ সাধাৰণ আপেক্ষিকতাবাদৰ ফলাফল কিছুমানৰ লগত একমত নহয়। বৰ্তমান সময়ত পদাৰ্থবিজ্ঞানী সকলে ষ্টেণ্ডাৰ্ড মডেলৰ পৰৱৰ্তী পদাৰ্থবিজ্ঞান (Physics Beyond the Standard Model)ৰ কথা কয়। এই নতুন তত্ত্ববোৰ কিছু কিছু ক্ষেত্ৰত ষ্টেণ্ডাৰ্ড মডেলৰেই প্ৰসাৰিত ৰূপ, আন কিছুমান ক্ষেত্ৰত সম্পূৰ্ণ নতুন দৃষ্টিভংগীৰে সৃষ্টি কৰা তত্ত্ব। উদাহৰণস্বৰূপে ৰজ্জু তত্ত্ব (string theory), অতি-প্ৰতিসাম্যতা (super symmetry), লুপ কোৱাণ্টাম গ্ৰেভিটি (Loop quantum gravity) – এইবোৰৰ কথা ক’ব পাৰি। এই বিভিন্ন তত্ত্বসমূহৰ সহায়ত বৰ্তমানলৈকে পৰীক্ষাগাৰত ধৰা পৰা ফলাফলসমূহ ব্যাখ্যা কৰিবলৈ চেষ্টা চলোৱা হয়। অৱশ্যে কোনটো তত্ত্বই সকলোবোৰ পৰিঘটনা ব্যাখ্যা কৰি পৰীক্ষাগাৰৰ প্ৰমাণসহিতে ‘সৰ্বতত্ত্ব সিদ্ধান্ত’ (Theory of Everything) হিচাপে আত্মপ্ৰকাশ কৰিব, সেয়া বৰ্তমানৰ তাত্ত্বিক পদাৰ্থবিজ্ঞান জগতৰ এক বিতৰ্কিত বিষয়।

তথ্যসূত্ৰ:

• https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2015/press-release/
• https://link.springer.com/article/10.1007/s11434-015-0969-7
• http://www.hyper-k.org/en/neutrino.html
• https://doi.org/10.1155/2014/191960
• https://www.fnal.gov/pub/science/particle-physics/experiments/neutrinos.html
• http://www.nu.to.infn.it/

শীৰ্ষ ফটোৰ উৎস: nature.com

প্ৰাচুৰ্য প্ৰাণ হাজৰিকা

গৱেষক ছাত্ৰ, পদাৰ্থবিজ্ঞান বিভাগ

ভাৰতীয় বিজ্ঞান শিক্ষা আৰু গৱেষণা প্ৰতিষ্ঠান (IISER), পুণে