‘হাতি’ নড়াতে পারে ভুতুড়ে কণা! প্রমাণ মিলল ৪৩ বছর পর

আস্ত একটা ‘হাতি’কে নাড়িয়ে দিল একটা ‘ভূত’!

সেই ‘ভূত’ কোনও মাহুত নন। এই প্রথম দেখা গেল, প্রায় অশরীরী ভুতুড়ে কণাই ‘হস্তীরে নড়ান, হস্তীরে চড়ান’!

ভর প্রায় নেই বললেই চলে, এতটাই ক্ষুদ্রাতিক্ষুদ্র সেই ভুতুড়ে কণা শেষমেশ তার চেয়ে অনেক অনেক গুণ বড় আর ভারী চেহারার আস্ত একটা ‘হাতি’কে নড়িয়ে দিল। নাড়িয়ে দিল। সেই ‘হাতি’কে থরথর করে কাঁপিয়ে সরিয়ে দিল। মিলিয়ে দিল ৪৩ বছর আগেকার এক বিজ্ঞানীর পূর্বাভাস।

সেই হাতি অবশ্য আমাদের চেনা, জানা হাতি নয়। সেই হাতি আসলে একটি পদার্থের পরমাণুর ‘হৃদয়’। নিউক্লিয়াস। প্রায় অশরীরী ভুতুড়ে কণার তুলনায় সেই নিউক্লিয়াসের চেহারাটা অনেকটা হাতির মতোই। সেই ভুতুড়ে কণার নাম- নিউট্রিনো।

একটা হালকা, পলকা ভুতুড়ে কণা (ইলেকট্রনের ভরের ৫ লক্ষ ভাগের মাত্র ১ ভাগ) শেষমেশ আস্ত একটা হাতিকে নাড়িয়ে দেওয়ার এই যে কেরামতি দেখাল, তা আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের ইতিহাসে হয়ে গেল একটি যুগান্তকারী ঘটনা। গত সাড়ে ৪ দশক ধরে যে ঘটনা চাক্ষুষ করার জন্য হাপিত্যেশ অপেক্ষায় ছিলেন বিশ্বের তাবৎ বিজ্ঞানীরা।

কোনও গল্পকথা নয়। নয় কোনও কল্পকাহিনীও। প্রায় অশরীরী ভুতুড়ে কণার এই কেরামতির কথা হালে প্রকাশিত হয়েছে আন্তর্জাতিক বিজ্ঞান-জার্নাল ‘সায়েন্স’-এ। ৩ অগস্ট সংখ্যায়। একটি আন্তর্জাতিক গবেষকদলের ওই গবেষণাপত্রটির শিরোনাম- ‘অবজারভেশন অফ কোহেরেন্ট ইল্যাস্টিক নিউট্রিনো-নিউক্লিয়াস স্ক্যাটারিং’। মূল গবেষক মস্কোর ন্যাশনাল রিসার্চ সেন্টারের ইনস্টিটিউট ফর থিয়োরেটিক্যাল অ্যান্ড এক্সপেরিমেন্টাল ফিজিক্সের অধ্যাপক দিমিত্রি আকিমভ। গবেষকদের অন্যতম বিশিষ্ট কণাপদার্থ বিজ্ঞানী জে আই কোলার শিকাগো বিশ্ববিদ্যালয়ের এনরিকো ফের্মি ইনস্টিটিউটের অধ্যাপক।

ভুতুড়ে কণাদের এই বিচিত্র কেরামতি চাক্ষুষ করতে গবেষকরা বানিয়ে ফেলেছেন বিশ্বের ক্ষুদ্রতম নিউট্রিনো সন্ধানী যন্ত্র বা নিউট্রিনো ডিটেক্টর। যার ওজন সাকুল্যে সাড়ে ১৪ কিলোগ্রাম বা ৩২ পাউন্ড। যা লম্বায় ৪ ইঞ্চি। চওড়ায় ১৩ ইঞ্চি।

ভুতুড়ে কণা কী জিনিস? তারা কারা? তারা আসে কোথা থেকে?

১৪০০ কোটি বছর আগে বিগ ব্যাং বা সেই মহা বিস্ফোরণের পরপরই জন্ম হয়েছিল এই ভুতুড়ে কণাদের। তাদের সঙ্গে জন্মেছিল আলোর কণা ফোটনও। কিন্তু জন্মের পরেই ফোটন কণারা বেরিয়ে আসতে পারেনি ব্রহ্মাণ্ডে। পারেনি ছড়িয়ে পড়তে বিগ ব্যাং-এর পরের ৩ লক্ষ ৮০ হাজার বছর পর্যন্ত। পারেনি, কারণ ওই সময় ফোটন কণাগুলি একে অন্যের পিঠে পড়ে বিচ্ছুরিত (স্ক্যাটারিং) হচ্ছিল। ফোটন কণাগুলির মধ্যে এক ধরনের গুঁতোগুঁতি চলছিল। হালকা, পলকা প্রায় অশরীরী নিউট্রিনো কণারা কিন্তু বিগ ব্যাং-এর পরেই বেরিয়ে আসতে পেরেছিল ব্রহ্মাণ্ডে। হু হু করে চার পাশে ছড়িয়ে ছিটিয়ে পড়তে শুরু করেছিল। ছুটতে শুরু করেছিল উদ্দাম গতিতে। প্রায় আলোর কণা ফোটনের গতিবেগেই। এই ব্রহ্মাণ্ডে চলার পথে কোনও কণা, কোনও মহাজাগতিক বস্তুই বাধা হয়ে দাঁড়াতে পারেনি নিউট্রিনোদের।

ভুতুড়ে কণাদের চলার পথে কেউ বাধা হতে পারে না কেন?

সে কাউকেই পরোয়া করে না বলে। কারও সঙ্গে মেলামেশা করতে চায় না বলে। কথা বলতে চায় না বলে। মোদ্দা কথায়, এই ব্রহ্মাণ্ডে যেন কারও সঙ্গেই ইন্টারঅ্যাকশনের বিন্দুমাত্র ইচ্ছা নেই ভুতুড়ে কণাদের। স্ট্রং ফোর্স বা শক্তিশালী বল তো দূরের কথা, তড়িৎ-চৌম্বকীয় বল বা ইলেক্ট্রো-ম্যাগনেটিক ফোর্সের সঙ্গেও কখনও কোনও বনিবনা হয়নি এই ভুতুড়ে কণাদের। তাদের বনিবনা হয় শুধুই খুব দুর্বল মহাকর্ষীয় হল বা গ্র্যাভিটেশনাল ফোর্স আর অত্যন্ত অল্প পাল্লার উইক ফোর্স (যে বলে পরমাণুর নিউক্লিয়াসের সঙ্গে বাঁধা থাকে ইলেকট্রনগুলি) বা দুর্বল বলের সঙ্গে। কোনও কণা বা মহাজাগতিক বস্তুর সঙ্গে ইন্টারঅ্যাকশন করাটা তাদের স্বভাবে নেই বলে এই ভুতুড়ে কণারা সব কিছুর মধ্যে দিয়েই অনায়াসেই গলে যায়। তাদের ফুঁড়ে বেরিয়ে যায়। তাই এদের হদিশ পেতে বহু ঘাম ঝরাতে হয়েছে বিজ্ঞানীদের।

ভুতুড়ে কণারা শরীর ফুঁড়ে বেরিয়ে যাচ্ছে, কিন্তু কেউই টের পাচ্ছি না!

এরা এতটাই ভুতুড়ে যে, প্রতি মুহূর্তে আমাদের শরীরের ১ বর্গ সেন্টিমিটারে এসে ঢুকছে ১ লক্ষ কোটি নিউট্রিনো। শরীর ফুঁড়ে সেগুলি বেরিয়েও যাচ্ছে। আমরা টেরও পাচ্ছি না। এই ব্রহ্মাণ্ডের সর্বত্রই প্রতি ১ ঘন সেন্টিমিটারে থাকে ৪৩০টি ফোটন। আর নিউট্রিনো কণা থাকে ৩১০টি। নিউট্রিনোরা আদতে ইলেকট্রনের মতোই মৌল কণা। তাদের আর ভাঙা যায় না। তবে ইলেকট্রনের যেমন আধান (চার্জ) রয়েছে, এদের তা নেই। নিউট্রিনোরা একেবারে শ্রীনিরপেক্ষ! ’৬২ সালে প্রথম জানা যায়, এরা তিন ধরনের হয়। মানে তাদের তিন ধরনের ‘ফ্লেভার’ থাকে। ইলেকট্রন নিউট্রিনো, মিউওন নিউট্রিনো আর টাওন নিউট্রিনো। এও জানা গিয়েছে, ব্রহ্মাণ্ডে যাত্রাপথে এরা বহুরূপী হয়। এক রূপ থেকে ঘন ঘন বদলে যায় অন্য রূপে। ইলেকট্রন নিউট্রিনো বদলে যায় মিউওন নিউট্রিনো বা টাওন নিউট্রিনোয়। আর ’৯৮ সালে প্রথম জানা যায়, এদের ভরও রয়েছে খুব সামান্যই।

ভুতুড়ে কণাদের বিচিত্র কেরামতি চাক্ষুষ করতে কেন লাগল সাড়ে ৪ দশক?

ভুতুড়ে কণারা যে হাতিকে নাড়ানোর ‘মাদারিকা খেল’ দেখাতে পারে, বিশিষ্ট পদার্থবিদ দিমিত্রি ফ্রিডম্যান তার পূর্বাভাস দিয়েছিলেন ’৭৪ সালে। আর তা চাক্ষুষ করা গেল এই সে দিন।

একটা গল্প বলা যাক। মনে করুন, একটা ক্যাফেটারিয়া। তার ভেতরে চা, কফি, পকৌড়া নিয়ে এখানে ওখানে জটলা। সেই ক্যাফেটারিয়ার একটা দরজা দিয়ে হুশ্ করে ঢুকে একটা লোক অন্য দরজা দিয়ে হুশ্ করে বেরিয়ে গেল। চোখের নিমেষে। কোনও জটলার কারও সঙ্গে কথা বলল না। কোথাও দু’দণ্ড দাঁড়াল না। সবাই গল্পে মজে রয়েছে বলে কোনও জটলারই কেউ তাকে খেয়ালও করতে পারল না। এই নিউট্রিনোরাও তেমনই ব্রহ্মাণ্ডে প্রায় কারও সঙ্গেই তেমন ‘গল্প’ করতে চায় না বলে নিউট্রিনোদের দেখা বা তাদের বিচিত্র কেরামতি চাক্ষুষ করাটা খুব দুরূহ হয়ে পড়ে। তবু ’৫৬ সালে প্রথম এরা ধরা দিয়েছিল বিজ্ঞানীদের কাছে।

ভারতে নিউট্রিনো গবেষণার পথিকৃৎ বিজ্ঞানী, কলকাতার সাহা ইনস্টিটিউট অফ নিউক্লিয়ার ফিজিক্সের (এসআইএনপি) রাজা রামান্না ডিসটিঙ্গুইজ্‌ড ফেলো অধ্যাপক নবকুমার মন্ডল ও মুম্বইয়ের টাটা ইনস্টিটিউট অফ ফান্ডামেন্টাল রিসার্চের (টিআইএফআর) অধ্যাপক অমল দিঘের কথায়, ‘‘এই নিউট্রিনোরা আসলে লো এনার্জির ভুতুড়ে কণা। তারা প্রায় অশরীরী বলে অসম্ভব রকমের হালকা, পলকা তো বটেই, তাদের দমও খুব কম। শক্তি কম। ফলে, তারা যখন পরমাণুর অনেক গুণ ভারী নিউক্লিয়াসকে ধাক্কা মারে, তখন সেই ধাক্কা ততটা জোরালো হতে পারে না যাতে নিউক্লিয়াসটা যে সরছে বা দুলছে, তা সহজে বোঝা যায়। যে ধাক্কা মারছে তার কিছুটা শক্তি তো যাকে ধাক্কা মারছে, তার কাছে চলে যাবেই। তখন যে ধাক্কা খেল, সে ওই অল্প শক্তিতে নড়ে, দুলে ওঠে। তার নিজের জায়গা থেকে একটু সরে যায়। এ বার সেটাই হয়েছে। বিজ্ঞানীরা এই প্রথম হাতেকলমে প্রমাণ পেলেন, প্রায় অশরীরী ভুতুড়ে কণারা হাতির চেহারার মতো বিশাল নিউক্লিয়াসকেও নাড়িয়ে দিতে পারে, তার জায়গা থেকে সরিয়ে দিতে পারে।’’

দু’জনেরই বক্তব্য, যেহেতু লো এনার্জির নিউট্রিনোদের দেওয়া ধাক্কাটা ততটা জোরালো নয়, তাই তাদের ধাক্কায় পরমাণুর ভারী নিউক্লিয়াসটা এতটাই সামান্য নড়ে বা সরে যে, তাকে চাক্ষুষ করতে গেলে যে ডিটেক্টর লাগে, তার সেনসেটিভিটি অনেক অনেক গুণ বাড়ানোর দরকার ছিল। সেটা ছিল না বলেই ভুতুড়ে কণাদের এই বিচিত্র কেরামতি চাক্ষুষ করতে লেগে গেল প্রায় সাড়ে ৪ দশক। এ বার গবেষকরা সেই ডিটেক্টরের সেনসেটি‌ভিটি তো অনেক অনেক গুণ বাড়িয়েছেনই, সেই যন্ত্রকে পোর্টেবলও করে ফেলেছেন।

আবার সেই ক্যাফেটারিয়ার গল্পে ফিরি। যে লোকটা হুশ্ করে ঢুকে নিঃসাড়ে হুশ্ করে বেরিয়ে গেল ক্যাফেটারিয়ার অন্য দরজা দিয়ে, সে তো ক্যাফেটারিয়ার ভেতরে এখানে ওখানে ছড়িয়ে ছিটিয়ে থাকা জটলাগুলোর ভিড়ে মিশে গিয়ে দু’দণ্ড কথা বলার ফুরসতই পাবে না। তার তো খুব তাড়া। তাড়ার চোটে সে বড়জোড় জটলার দু’-এক জনকে ধাক্কা মেরে বেরিয়ে যাবে। তার ধাক্কায় কেউ জটলা থেকে সামান্য ছিটকেও যেতে পারে।

কিন্তু যে লোকটার দম কম, তাড়া কম, সে ক্যাফেটারিয়ায় পছন্দ মতো কোনও জটলায় গিয়ে গল্পে মশগুল হওয়ার সুযোগটা বেশি পাবে। সময়ও বেশি পাবে। সময়টা তার হাতে একটু বেশি বলে সে জটলার মধ্যে ঢুকে সবার সঙ্গেই ভাব জমাতে চাইবে। গোটা জটলাটাকেই নড়াবে, জমাবে!

এ বার সেই ঘটনাটাই ঘটেছে।

নবকুমার বাবু বলছেন, ‘‘বিজ্ঞানীরা দেখেছেন, লো এনার্জির নিউট্রিনোদের ক্ষেত্রেও এমন ঘটনাই ঘটছে। এত দিন বিজ্ঞানীরা দেখেছেন, লো এনার্জির নিউট্রিনোরা শুধুই তাদের চলার পথে পড়া নিউক্লিয়াসের কয়েকটা প্রোটন, নিউট্রনকে ধাক্কা মেরে ছিটকে দিতে পারে। এ বার দেখা গেল, শুধু তাই নয়। লো এনার্জির ভুতুড়ে কণারা গোটা হাতিটাকেই, মানে পরমাণুর নিউক্লিয়াসটাকেই সরিয়ে দেয় কিছুটা। নড়িয়ে দেয়, দুলিয়ে দেয়।’’

ঘটনাটা কি খুব বিরল?

না, আদৌ তা নয়। এমনটাই বলছেন কণাপদার্থবিজ্ঞানীরা।

নবকুমারবাবু ও অমল দিঘের বক্তব্য, যেটা আরও তাৎপর্যের, তা হল, এ বার এটাও দেখা গিয়েছে, পরমাণুর নিউক্লিয়াসকে ধাক্কা মেরে তার ভেতর থেকে প্রোটন, নিউট্রনকে ছিটকে বের করে দেওয়ার যতটা সম্ভাবনা, লো এনার্জির ভুতুড়ে কণা বা নিউট্রিনোদের ধাক্কায় নিউক্লিয়াসের দুলে ওঠা বা সরে যাওয়ার সম্ভাবনা তার চেয়ে ১০ থেকে ১০০ গুণ বেশি।

কোন পদার্থের পরমাণুর ভারী নিউক্লিয়াসকে ধাক্কা মেরে সরিয়ে দিতে পেরেছে ভুতুড়ে কণারা?

আনন্দবাজারের পাঠানো প্রশ্নের জবাবে মূল গবেষক, মস্কোর ন্যাশনাল রিসার্চ সেন্টারের ইনস্টিটিউট ফর থিয়োরেটিক্যাল অ্যান্ড এক্সপেরিমেন্টাল ফিজিক্সের অধ্যাপক দিমিত্রি আকিমভ ই-মেলে লিখেছেন, ‘‘দু’টি মৌলিক পদার্থ সিজিয়াম ও আয়োডিনের একটি যৌগ সিজিয়াম আয়োডাইডের পরমাণু নিয়ে আমরা পরীক্ষাটা চালিয়েছি। এই পরমাণুর নিউক্লিয়াসকেই সরাতে, লড়াতে, দোলাতে পেরেছে নিউট্রিনোরা। এ বার আমরা দেখব, আরও দু’টি মৌলিক পদার্থ জেনন ও জার্মেনিয়ামের পরমাণুর নিউক্লিয়াসকেও লো এনার্জির নিউট্রিনোরা নাড়াতে পারে কি না।’’

এই আবিষ্কার আগামী দিনে কোন কোন সম্ভাবনার দরজা খুলে দিল?

নবকুমারবাবু ও অমল দিঘের বক্তব্য, এর ফলে তিনটি সম্ভাবনার দরজা খুলে গেল। এক, এর ফলে কোন কোন কণাগুলি ডার্ক ম্যাটার, তার অনুসন্ধানের কাজটা সহজ হবে। দুই, নিউট্রিনোরা যেহেতু বিগ ব্যাং-এর পরপরই জন্মেছিল আর ব্রহ্মাণ্ডে ছড়িয়ে পড়তে পেরেছিল (যা ফোটন পারেনি), তাই আবিষ্কার ব্রহ্মাণ্ডের সৃষ্টি রহস্যের জট খুলতে আরও বেশি সাহায্য করতে পারে। তিন, পৃথিবীর কোথায় কোথায় অস্ত্র বানানোর লক্ষ্যে পরমাণু চুল্লি বা নিউক্লিয়ার রিঅ্যাক্টর গোপনে বানানো হচ্ছে বা চালু রয়েছে, তার হালহদিশ জানার উপায় বাতলে দিতে পারে এই আবিষ্কার।

এ দেশে নিউট্রিনো গবেষণার পথিকৃৎ অধ্যাপক নবকুমার মন্ডলের কথায়, ‘‘যে প্রযুক্তিতে এই আবিষ্কার সম্ভব হয়েছে, তা অভিনব। প্রযুক্তির অভাবে ভারতে মূলত বায়ুমণ্ডলের হাই এনার্জির নিউট্রিনোদের নিয়েই গবেষণা হয়েছে এত দিন। এখনও হচ্ছে। লো এনার্জির নিউট্রিনোদের নিয়ে এ ধরনের গবেষণা এ দেশে এখনও পর্যন্ত হয়নি।’’

বলতেই হবে, ‘হাতি’ নড়িয়ে হালকা, পলকা ভুতুড়ে কণারা ‘মাদারিকা খেল’ দেখিয়ে দিল!

ছবি ও ভিডিও সৌজন্যে: ফের্মিল্যাব, আমেরিকা