দক্ষিণ মেরুতে ধরা পড়ল মহাবিশ্বের দুর্লভ কণা

দক্ষিণ মেরুর বরফ ব্যবহার করে নিউট্রিনো নামে পরিচিত অতিক্ষুদ্র কণার সন্ধান করা সম্ভব—এ উপলব্ধি করেছিলেন ফ্রান্সিস হালজেন। তাঁর দূরদর্শিতা ও বৈজ্ঞানিক নেতৃত্বের ওপর ভিত্তি করেই গড়ে উঠেছে আইসকিউব নিউট্রিনো অবজারভেটরি। এক ঘনকিলোমিটার আয়তনের বরফের মধ্যে স্থাপন করা হয়েছে আলোকসংবেদী সেন্সর। এই আইসকিউব ব্যবহার করে গবেষকেরা দূরবর্তী মহাবিশ্বের অত্যন্ত উচ্চশক্তিসম্পন্ন প্রক্রিয়া থেকে আসা নিউট্রিনো শনাক্ত করতে পারেন। এর ওপর ভিত্তি করে তিনি এবার পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরস্কার জিতেছেন।
নোবেল কমিটি জানিয়েছে নিউট্রিনো সর্বত্র রয়েছে, কিন্তু সহজে নিজেদের অস্তিত্ব জানান দেয় না। কোনো কিছু অনুভব না করেই এগুলো পৃথিবী ও আমাদের শরীর ভেদ করে চলে যায়। খুবই বিরল ক্ষেত্রে একটি নিউট্রিনো পরমাণুর নিউক্লিয়াসের সঙ্গে সংঘর্ষে লিপ্ত হয়। উপযুক্ত যন্ত্রপাতি থাকলে সেই মিথস্ক্রিয়ার সূত্র ধরেই কণাটিকে শনাক্ত করা সম্ভব।

বিজ্ঞানীরা বহু আগে থেকেই জানেন, মহাবিশ্বে প্রাকৃতিক কণা ত্বরক রয়েছে। এসব ত্বরক থেকে এমন কণা নির্গত হয়, যেগুলোর শক্তি পৃথিবীর গবেষণাগারে অর্জন করা সম্ভব এমন শক্তির তুলনায় দশ লাখ গুণ পর্যন্ত বেশি হতে পারে। তবে এসব উৎস সম্পর্কে অনেক কিছুই এখনো রহস্যময়। এগুলো আসলে কী, কোথায় অবস্থিত এবং এর ভেতরে প্রধানত কী ধরনের প্রক্রিয়া কাজ করে?

অত্যন্ত উচ্চশক্তিসম্পন্ন নিউট্রিনো অন্যান্য ধরনের কণার মতো একই পরিবেশে সৃষ্টি হয়। তবে অন্য কণার বিপরীতে নিউট্রিনো আমাদের কাছে পৌঁছানোর সময় দিক পরিবর্তন করে না কিংবা শক্তিও হারায় না। ফলে এসব কণা মহাবিশ্ব সম্পর্কে এমন তথ্য দিতে পারে, যা অন্য কোনো উপায়ে পাওয়া সম্ভব নয়।

১৯৮৮ সালে ফ্রান্সিস হালজেন প্রথম দক্ষিণ মেরুতে নিউট্রিনো শনাক্ত করার পরিকল্পনা তুলে ধরেন। কোনো নিউট্রিনো পরমাণুর নিউক্লিয়াসের সঙ্গে সংঘর্ষে লিপ্ত হলে আলোর ঝলক সৃষ্টি হয়। স্বচ্ছ হিমবাহের বরফে স্থাপন করা সেন্সরের সাহায্যে সেই আলোর ঝলক শনাক্ত করা যায়।

দক্ষিণ মেরুর বরফ এ ধরনের গবেষণার জন্য বেশ কিছু সুবিধা দেয়। সেখানে বিভিন্ন ধরনের বিঘ্ন সৃষ্টিকারী প্রভাব কম। তা ছাড়া অঞ্চলটি ভূতাত্ত্বিকভাবে স্থিতিশীল এবং সেখানে ভূমিকম্প হয় না। হালজেনের পরিকল্পনা দ্রুতই অন্য গবেষকদের সমর্থন পায়। মাত্র কয়েক বছরের মধ্যে বরফের ভেতরে সেন্সর স্থাপন করে প্রাথমিক পরীক্ষা-নিরীক্ষাও চালানো হয়।

মহাজাগতিক উৎস থেকে আসা অত্যন্ত উচ্চশক্তিসম্পন্ন নিউট্রিনো খুবই বিরল। তাই পর্যাপ্তসংখ্যক সংঘর্ষ পর্যবেক্ষণ করতে হলে বিপুল পরিমাণ বরফের প্রয়োজন। আইসকিউব অবজারভেটরি এক ঘনকিলোমিটার এলাকা জুড়ে বিস্তৃত। ২০১১ সালে এর নির্মাণকাজ শেষ হয়।

এরপর অল্প সময়ের মধ্যেই গবেষকেরা প্রথম উচ্চশক্তিসম্পন্ন নিউট্রিনো শনাক্ত করেন। কয়েক বছর পর তাঁরা এমন নিউট্রিনো শনাক্ত করার আবিষ্কারের কথা প্রকাশ করেন, যেগুলোর উৎস অবশ্যই আমাদের সৌরজগতের অনেক বাইরে। এর মধ্য দিয়ে মহাবিশ্বে নিউট্রিনোর উৎস অনুসন্ধানের কাজ জোরদারভাবে শুরু হয়।

পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল কমিটির চেয়ারম্যান মার্ক পিয়ার্স বলেন, “ফ্রান্সিস হালজেন গবেষক ও প্রকৌশলীদের একটি আন্তর্জাতিক দলের নেতৃত্ব দিয়েছেন। তাঁরা আমাদের হাতে অসাধারণ একটি যন্ত্র তুলে দিয়েছেন। তাঁর অধ্যবসায় ও বৈজ্ঞানিক দূরদর্শিতা জ্যোতির্বিজ্ঞানের এক নতুন ধারার পথ তৈরি করেছে।”

আইসকিউবের মাধ্যমে অবিরাম সংগ্রহ করা নিউট্রিনোর মিথস্ক্রিয়াসংক্রান্ত তথ্য গবেষকদের এমন সব সহিংস ও চরম পরিবেশ সম্পর্কে নতুন জ্ঞান দেবে, যেখানে উচ্চশক্তিসম্পন্ন নিউট্রিনো সৃষ্টি হতে পারে। এমনকি এসব তথ্যের মাধ্যমে মহাবিশ্বের আগে অজানা কোনো ঘটনাও উদ্ঘাটিত হতে পারে।