২০২৬ সালে পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরস্কার পেলেন ফ্রান্সিস হালজেন কিন্তু কেন?

বেলজিয়ামে জন্ম নেওয়া পদার্থবিজ্ঞানী ফ্রান্সিস হালজেন (Francis Halzen) গভীর মহাকাশ থেকে আসা উচ্চশক্তির রহস্যময় কণা নিউট্রিনো শনাক্ত করার কাজে অবদানের জন্য ২০২৬ সালের পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরস্কার পেয়েছেন।

তাঁর অগ্রগণ্য অবদানের মধ্যে রয়েছে বিশাল এক নিউট্রিনো ডিটেক্টর নির্মাণের নেতৃত্ব দেওয়া। তার নেতৃত্বেই সাউথ পোলে অবস্থিত আইসকিউব নিউট্রিনো অবজারভেটরি (IceCube Neutrino Observatory) তৈরি হয়েছে। এই পর্যবেক্ষণকেন্দ্রের ফলাফল নিউট্রিনো জ্যোতির্বিজ্ঞান এবং মাল্টি মেসেঞ্জার জ্যোতির্বিজ্ঞানের মতো নতুন গবেষণাক্ষেত্র গড়ে তুলতে সহায়তা করেছে। এসব পদ্ধতির মাধ্যমে পদার্থবিজ্ঞানীরা মহাবিশ্বের গভীর থেকে আসা অত্যন্ত শক্তিশালী ঘটনাগুলো পর্যবেক্ষণ করে মহাবিশ্বের নানা রহস্য সম্পর্কে জানতে পারছেন।

যুক্তরাষ্ট্রের ইউনিভার্সিটি অব উইসকনসিন ম্যাডিসনে কর্মরত হালজেন পুরস্কার হিসেবে পাবেন ১২ মিলিয়ন সুইডিশ ক্রোনার, যা প্রায় ১ কোটি ২০ লাখ মার্কিন ডলারের সমান। গত ৬ অক্টোবর স্টকহোমে রয়্যাল সুইডিশ একাডেমি অব সায়েন্সেস এই পুরস্কার ঘোষণা করে। ১৯৯২ সালের পর এই প্রথম পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরস্কার একক কোনো বিজয়ীকে দেওয়া হলো।

ফ্রান্সিস হালজেন সম্পূর্ণ নতুন ধরনের জ্যোতির্বিজ্ঞানের ভিত্তি তৈরি করেছেন। তাঁর ধারণা ছিল, দক্ষিণ মেরুর হিমবাহের বরফ ব্যবহার করে নিউট্রিনো নামের এই রহস্যময় কণাগুলোকে শনাক্ত করা সম্ভব। সেই ধারণার ফল হলো আইসকিউব নিউট্রিনো অবজারভেটরি। এই বিশাল পর্যবেক্ষণকেন্দ্রের মাধ্যমে দূরবর্তী মহাজাগতিক উৎস থেকে আসা নিউট্রিনোর গতিপথ শনাক্ত করা সম্ভব।

চলুন জেনে নেওয়া যাক বিস্তারিত।

ফোটনের পর নিউট্রিনো হলো মহাবিশ্বের দ্বিতীয় সর্বাধিক পরিমাণে থাকা কণা। একই সঙ্গে এটি মহাবিশ্বের সবচেয়ে কম ইন্টার‌্যাক্ট করা কণাগুলোর মতো একটি। নিউট্রিনোর কোনো বৈদ্যুতিক আধান নেই এবং এর ভর প্রায় নেই বললেই চলে। সাধারণত কোনো পদার্থের মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময় নিউট্রিনোকে শনাক্ত করা যায় না। কারণ খুব কম ক্ষেত্রেই কোনো নিউট্রিনো পরমাণুর নিউক্লিয়াসের সঙ্গে সংঘর্ষে জড়িয়ে নিজের উপস্থিতি জানান দেয়। আমাদের কনিষ্ঠ আঙুলের নখের মধ্য দিয়ে প্রতি সেকেন্ডে সূর্য থেকে আসা প্রায় ৬৫ বিলিয়ন নিউট্রিনো চলে যাচ্ছে কিন্তু আমরা টেরই পাচ্ছি না।

নিউট্রিনো মহাকাশের অন্যান্য অঞ্চল থেকেও আসে। এসব কণা মহাবিশ্বের কিছু রহস্য সম্পর্কে গুরুত্বপূর্ণ তথ্য বহন করে। গবেষকেরা যখন তুলনামূলকভাবে বিরল মহাজাগতিক নিউট্রিনো শনাক্ত করতে সক্ষম হন, তখন সেই কণার উৎস সম্পর্কে তথ্য সংগ্রহ করা সম্ভব হয়। একই সঙ্গে বোঝা যায়, মহাবিশ্বের কোন এক্সট্রিম পরিবেশে এসব নিউট্রিনোর উৎপত্তি হয়েছে।

১৯৮০ এর দশকেই ফ্রান্সিস হালজেন বুঝতে পেরেছিলেন, অ্যান্টার্কটিকার বরফ এই দুর্লভ নিউট্রিনোগুলোকে পর্যাপ্ত সংখ্যায় শনাক্ত করার জন্য আদর্শ মাধ্যম হতে পারে। এর মাধ্যমে গবেষকেরা নিউট্রিনোগুলোর দূরবর্তী উৎস সম্পর্কে আরও জানতে পারবেন। তিনি দ্রুত অন্য অনেক গবেষককে তাঁর ধারণার সম্ভাবনা সম্পর্কে রাজি করান। এরপর ১৯৯২ সালে একদল দৃঢ়প্রতিজ্ঞ গবেষক ও প্রকৌশলী দক্ষিণ মেরুর হিমবাহের গভীরে আলো শনাক্তকারী সেন্সর নামানোর প্রথম চেষ্টা করেন।

প্রায় ২০ বছর পর আসে বড় সাফল্য। আইসকিউব নিউট্রিনো টেলিস্কোপ এমন কিছু নিউট্রিনো শনাক্ত করে, যাদের বৈশিষ্ট্য দেখে গবেষকেরা নিশ্চিত হন যে এগুলো মহাকাশের দূরবর্তী অঞ্চল থেকে এসেছে। এর মধ্য দিয়ে মহাবিশ্বের নিউট্রিনোর উৎস খোঁজার অভিযান সত্যিকার অর্থে শুরু হয়।

ফ্রান্সিস হালজেন বেলজিয়ামে বেড়ে উঠেছেন। ১৯৬০ এর দশকে কণা পদার্থবিজ্ঞানে দ্রুত অগ্রগতি তাঁকে এই বিষয়ের প্রতি আকৃষ্ট করে। শুরুতে তিনি কোয়ার্ক দিয়ে গঠিত ভারী কণার ওপর গবেষণা করতেন। পিএইচডি শেষ করার কিছুদিন পর তিনি যুক্তরাষ্ট্রের ইউনিভার্সিটি অব উইসকনসিন ম্যাডিসনে চলে যান। পরে তিনি বুঝতে পারেন, মহাকাশ থেকে পৃথিবীতে পৌঁছানো কণাগুলো থেকে কণা পদার্থবিজ্ঞান সম্পর্কে নতুন কিছু শেখা সম্ভব। একই সঙ্গে কণা পদার্থবিজ্ঞানের জ্ঞান ব্যবহার করে জ্যোতির্পদার্থবিজ্ঞানও লাভবান হতে পারে।

নিউট্রিনো অনুসন্ধানের পেছনে মূল প্রেরণা এসেছিল সম্পূর্ণ ভিন্ন ধরনের কণার পর্যবেক্ষণ থেকে। মহাবিশ্বজুড়ে প্রতিনিয়ত বিভিন্ন কণা ছুটে বেড়াচ্ছে। এসব কণাকে সম্মিলিতভাবে মহাজাগতিক রশ্মি বা কসমিক রে বলা হয়। সাধারণত এসব কণা হলো প্রোটন, অর্থাৎ হাইড্রোজেন পরমাণুর খালি নিউক্লিয়াস।

মহাকাশ থেকে আসা কিছু প্রোটন বিপুল পরিমাণ শক্তি নিয়ে পৃথিবীতে পৌঁছাতে পারে। এই শক্তির পরিমাণ এত বেশি যে পৃথিবীর কোনো কণা ত্বরক বা পার্টিকেল অ্যাক্সিলারেটর ব্যবহার করে কোনো প্রোটনকে এত শক্তি দেওয়া সম্ভব নয়।

সবচেয়ে বেশি শক্তিসম্পন্ন মহাজাগতিক রশ্মির উৎস মহাবিশ্বের অন্যতম বড় রহস্য হয়ে আছে। পদার্থবিজ্ঞানের সূত্র অনুযায়ী, যেসব প্রক্রিয়ায় প্রোটনকে অত্যন্ত উচ্চ শক্তিতে ত্বরান্বিত করা সম্ভব, একই প্রক্রিয়ায় উচ্চশক্তির নিউট্রিনোও তৈরি হয়। তাই এসব নিউট্রিনো মহাজাগতিক কণা ত্বরকগুলোর গুরুত্বপূর্ণ সূত্র দিতে পারে।

কোনো গবেষক যদি বিপুল শক্তি বহনকারী নিউট্রিনো শনাক্ত করতে পারেন, তাহলে সেগুলোকে তুলনামূলকভাবে কম শক্তির নিউট্রিনো থেকে আলাদা করা সম্ভব হবে। কম শক্তির নিউট্রিনো আসে তেজস্ক্রিয় পদার্থের ক্ষয় থেকে, সূর্য থেকে অথবা মহাজাগতিক রশ্মি পৃথিবীর বায়ুমণ্ডলে আঘাত করার ফলে। আমাদের আশপাশে উৎপন্ন হয়নি এমন নিউট্রিনো নিশ্চয়ই মহাকাশের অনেক দূরবর্তী কোনো উৎস থেকে এসেছে। সেগুলোর উৎস হতে পারে নক্ষত্র বিস্ফোরণের পর তৈরি হওয়া অঞ্চলের তীব্র সহিংস প্রক্রিয়া, কিংবা দূরবর্তী কোনো সক্রিয় গ্যালাক্সি।

১৯৮০ এর দশকে হালজেন যখন মহাজাগতিক কণা নিয়ে কাজ করছিলেন, তখন তিনি জানতে পারেন, সোভিয়েত গবেষকেরা অ্যান্টার্কটিকায় নিউট্রিনোর সংকেত ধরতে রেডিও রিসিভার ব্যবহারের পরিকল্পনা করছেন। ধারণাটি ছিল, কোনো নিউট্রিনো বরফের মধ্যে থাকা পরমাণুর নিউক্লিয়াসের সঙ্গে সংঘর্ষ করলে সেখানে একটি বৈদ্যুতিক স্পার্ক তৈরি হবে। এই স্পার্ক থেকে একটি রেডিও তরঙ্গও তৈরি হবে। তরঙ্গটি যথেষ্ট শক্তিশালী হলে রেডিও অ্যান্টেনা দিয়ে সেটি শনাক্ত করা সম্ভব।

এই ধারণা হালজেনকে অনুপ্রাণিত করে। তিনি বুঝতে পারেন, এর আরেকটি উপায় হতে পারে হিমবাহের বরফের মধ্যে আলোকসংবেদী সেন্সর স্থাপন করা এবং নিউট্রিনোর সংঘর্ষ থেকে তৈরি আলোর ঝলক খুঁজে বের করা।

এরও আগে, প্রায় ১৯৬০ সালের দিকে, কয়েকজন পদার্থবিজ্ঞানী প্রস্তাব করেছিলেন যে মহাকাশ থেকে আসা নিউট্রিনো শনাক্ত করার জন্য পানি একটি ভালো মাধ্যম হতে পারে। খুব বিরল ক্ষেত্রে কোনো নিউট্রিনো যখন পরমাণুর নিউক্লিয়াসের সঙ্গে সংঘর্ষে জড়িয়ে পড়ে, তখন একটি আধানযুক্ত কণা তৈরি হয়। এই কণাটি মূল নিউট্রিনোর গতিপথের কাছাকাছি একই দিকে ছুটে যায় এবং নীল আলো নির্গত করে।

পানি স্বচ্ছ হওয়ায় এই আলো শনাক্ত করা সম্ভব। উপযুক্ত যন্ত্র ব্যবহার করলে আলোর গতিপথ কোন দিকে ছিল, সেটি নির্ণয় করা যায়। এমনকি নিউট্রিনোটি কোথা থেকে এসেছিল, সেটিও বোঝা সম্ভব। এক্ষেত্রে সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ বিষয় হলো, পর্যাপ্ত পরিমাণ পানি থাকা। কারণ অনেক নিউট্রিনোর সংঘর্ষের প্রমাণ শনাক্ত করার জন্য বিশাল আয়তনের মাধ্যম প্রয়োজন।

হালজেনের ধারণা ছিল, পানি ব্যবহার না করে প্রাকৃতিকভাবে তৈরি বরফ ব্যবহার করা। এ জন্য তিনি তাঁর গবেষণা সহকর্মী জন জি. লার্নডের সঙ্গে যোগাযোগ করেন। লার্নড তখন ডুম্যান্ড (DUMAND) প্রকল্পে কাজ করছিলেন। ডুম্যান্ডও একই ধরনের একটি প্রকল্প ছিল, যার লক্ষ্য ছিল হাওয়াইয়ের উপকূলের গভীর ও স্বচ্ছ সমুদ্রের পানিতে নিউট্রিনোর সঙ্গে পদার্থের ইন্টার‌্যাকশন থেকে তৈরি আলোর সংকেত শনাক্ত করা।

হালজেন ও লার্নড একসঙ্গে অ্যান্টার্কটিকায় নিউট্রিনো শনাক্ত করার সম্ভাবনা এবং বিভিন্ন চ্যালেঞ্জ নিয়ে আলোচনা করেন। ১৯৮৮ সালে পোল্যান্ডে অনুষ্ঠিত একটি সম্মেলনে তাঁরা প্রথমবারের মতো দক্ষিণ মেরুর বরফের মধ্যে নিউট্রিনো পর্যবেক্ষণকেন্দ্র তৈরির ধারণা উপস্থাপন করেন।

ফ্রান্সিস হালজেন বুঝতে পেরেছিলেন, ভৌগোলিক দক্ষিণ মেরুতে নিউট্রিনো পর্যবেক্ষণকেন্দ্র স্থাপনের বেশ কিছু সুবিধা রয়েছে। সেখানে আগে থেকেই একটি গবেষণা স্টেশন ছিল। নিয়মিত পরিবহনের জন্য একটি সংগঠিত ব্যবস্থা ছিল এবং গবেষকদের একটি দল কাজ করার জন্য প্রয়োজনীয় অন্যান্য সুযোগ সুবিধাও সেখানে ছিল।

বরফও এই কাজের জন্য একটি উপাদান হিসেবে অনেক সুবিধা দেয়। যথেষ্ট গভীরে গেলে সেখানে সব সময়ই অন্ধকার থাকে। সমুদ্রের মতো জীবন্ত প্রাণীর কারণে কোনো ধরনের বাধা বা হস্তক্ষেপ থাকে না। তেজস্ক্রিয় পদার্থের উপস্থিতিও খুব কম। বরফ স্থিতিশীল এবং গবেষণাকেন্দ্রে কাজ করা মানুষের জন্য একটি শক্ত ও স্থির পৃষ্ঠ তৈরি করে। এ ছাড়া এলাকাটি ভূতাত্ত্বিকভাবেও স্থিতিশীল, সেখানে ভূমিকম্প হয় না।

তবে একটি বড় অসুবিধা হলো প্রচণ্ড ঠান্ডা। বছরের বেশিরভাগ সময় দক্ষিণ মেরুতে যাতায়াত করা সম্ভব নয়। তাই গবেষণাকেন্দ্রের সব ব্যবহারিক কাজ করতে হয় অ্যান্টার্কটিকার অল্প সময়ের গ্রীষ্মকালে, নভেম্বর থেকে ফেব্রুয়ারির মধ্যে।

শুরুতে হালজেন শুধু তাত্ত্বিক কাজ নিয়েই সন্তুষ্ট ছিলেন। লার্নড তখন নিজের প্রকল্প নিয়ে ব্যস্ত হয়ে পড়েন এবং দক্ষিণ মেরুতে নিউট্রিনো শনাক্ত করার তাঁদের যৌথ ধারণায় আর ফিরে আসেননি। সেখানেই হয়তো এই গল্পের শেষ হতে পারত। কিন্তু তাঁদের ধারণাটি এত বেশি আগ্রহ তৈরি করেছিল যে কয়েক বছরের মধ্যেই বিভিন্ন প্রতিষ্ঠানের গবেষকেরা হালজেনের চারপাশে জড়ো হতে শুরু করেন। তাঁদের লক্ষ্য ছিল অ্যান্টার্কটিকায় একটি নিউট্রিনো পর্যবেক্ষণকেন্দ্র স্থাপনের ধারণাকে বাস্তবে রূপ দেওয়া।

প্রথমেই তাঁদের সমাধান করতে হয়েছিল বরফের অনেক গভীরে যন্ত্রপাতি স্থাপনের নানা ব্যবহারিক সমস্যা। হিমবাহবিজ্ঞানীদের কাছ থেকে তাঁরা জানতে পারেন, বিশেষ ধরনের উন্নত শাওয়ার হেডের মতো একটি যন্ত্র ব্যবহার করে গরম পানি দিয়ে বরফ গলিয়ে এক কিলোমিটার পর্যন্ত গভীর গর্ত তৈরি করা সম্ভব। এরপর আলোকসংবেদী সেন্সরগুলোর একটি দীর্ঘ সারি যুক্ত কেবল পানিতে ভরা সেই গর্তের ভেতর নামিয়ে দেওয়া যায়।

হালজেন এই সেন্সরগুলোকে উল্টোভাবে কাজ করা বৈদ্যুতিক বাতির সঙ্গে তুলনা করেছেন। সাধারণ বৈদ্যুতিক বাতি বিদ্যুৎকে আলোতে রূপান্তর করে। আর এসব যন্ত্র আলো ধরে সেটিকে বৈদ্যুতিক সংকেতে রূপান্তর করে।

প্রথমে গবেষক দলটি গ্রিনল্যান্ডের বরফের মধ্যে সেন্সর নামিয়ে পরীক্ষা চালায়। তাঁদের লক্ষ্য ছিল, বরফের ভেতর থাকা কণাগুলো থেকে আসা আলো সেন্সরগুলো সঠিকভাবে শনাক্ত করতে পারে কি না, তা যাচাই করা। এরপর তাঁরা দক্ষিণ মেরুতে প্রথম নিউট্রিনো পর্যবেক্ষণকেন্দ্র নির্মাণের কাজ শুরু করেন। এটি ছিল পরবর্তীকালে আইসকিউবের পূর্বসূরি, যার নাম ছিল আমান্ডা (AMANDA)।

১৯৯৩ সালের বড়দিনের আগের রাতে হালজেন তাঁর কোলে কম্পিউটার নিয়ে রাতের খাবারের টেবিলে বসে ছিলেন। তিনি অপেক্ষা করছিলেন এমন একটি বার্তার জন্য, যেখানে নিশ্চিত করা হবে যে আলোক মডিউল যুক্ত প্রথম কেবলটি বরফের মধ্যে স্থাপন করা হয়েছে।

তবে প্রথম দিকের পরীক্ষাগুলো আশানুরূপ হয়নি। বরফের ওপরের অংশে প্রচুর বুদবুদ ছিল। এসব বুদবুদ আলোকরশ্মিকে বিভিন্ন দিকে ছড়িয়ে দিত। ফলে বরফের ভেতর দিয়ে চলা কণাগুলোর গতিবিধি সম্পর্কে পাওয়া তথ্য অস্পষ্ট হয়ে যেত।

তবে ১৪০০ মিটারের বেশি গভীরে গিয়ে গবেষকেরা দেখতে পান, বরফ অত্যন্ত বিশুদ্ধ ও স্বচ্ছ। এই গভীরতায় নিউট্রিনোর সংঘর্ষ থেকে তৈরি আলোর ঝলক শোষিত হওয়ার আগে প্রায় ৩০০ মিটার পর্যন্ত বরফের মধ্যে চলতে পারে। এই দূরত্ব গবেষকদের প্রত্যাশার তুলনায় অনেক বেশি ছিল।

নিউট্রিনো প্রকল্পের আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ ফল হলো, বিভিন্ন গভীরতায় বরফের বৈশিষ্ট্য সম্পর্কে গবেষকেরা বিপুল পরিমাণ নতুন তথ্য জানতে পেরেছেন।

আমান্ডার নির্মাণকাজ ২০০০ সালের জানুয়ারি পর্যন্ত চলতে থাকে। পর্যবেক্ষণকেন্দ্রটির সবকিছু পরিকল্পনা অনুযায়ী কাজ করছিল। কিন্তু মহাজাগতিক কণা ত্বরক থেকে আসা উচ্চশক্তির নিউট্রিনো শনাক্ত করার জন্য আমান্ডার আকার যথেষ্ট ছিল না। আরও বড় আয়তনের পর্যবেক্ষণকেন্দ্রের প্রয়োজন ছিল। তাই শুরু হয় আইসকিউব নির্মাণের কাজ। এতে এক ঘনকিলোমিটার বরফের মধ্যে আলোকসংবেদী সেন্সর স্থাপন করা হয়। ২০১১ সালে আইসকিউব পূর্ণ আকারে পৌঁছায়। তখন ৮৬টি কেবলের মধ্যে মোট ৫,১৬০টি আলোকসংবেদী সেন্সর স্থাপন করা হয়েছিল।

বছরের পর বছর হালজেন আমান্ডা এবং পরে আইসকিউব প্রকল্পের মূল চালিকাশক্তি হিসেবে কাজ করে গেছেন। প্রকল্পগুলোর প্রধান গবেষক হিসেবে তিনি অত্যন্ত নিষ্ঠা ও উৎসাহের সঙ্গে এগুলো পরিচালনা করেছেন। প্রাথমিক ধারণা থেকে শুরু করে সম্পূর্ণ পরিমাপ এবং বৈজ্ঞানিক ফলাফল প্রকাশ পর্যন্ত পুরো প্রক্রিয়ায় তিনি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রেখেছেন।

আইসকিউবের মতো একটি নিউট্রিনো পর্যবেক্ষণকেন্দ্র শুধু গবেষকেরা যে নিউট্রিনোগুলো খুঁজছেন, সেগুলোই শনাক্ত করে না। মহাজাগতিক নিউট্রিনো শনাক্ত করতে হয় পৃথিবীর বায়ুমণ্ডলে প্রবেশ করা মহাজাগতিক রশ্মির কারণে তৈরি বিপুল পরিমাণ সংকেতের মধ্য থেকে।

মহাজাগতিক রশ্মির কিছু কণা ভূপৃষ্ঠের ১,৪৫০ থেকে ২,৪৫০ মিটার গভীরে থাকা সেন্সর পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে। শুধু অ্যান্টার্কটিকার ওপরের বায়ুমণ্ডল থেকেই প্রতিদিন ১০ কোটিরও বেশি এমন কণা শনাক্ত হয়। মহাজাগতিক রশ্মি আবার বায়ুমণ্ডলের মধ্যেও নিউট্রিনো তৈরি করে। এসব নিউট্রিনোর কয়েক শটি প্রতিদিন আইসকিউবে পৌঁছায়। এগুলো পৃথিবীর ভেতর দিয়ে উত্তর গোলার্ধ থেকে সরাসরি দক্ষিণ মেরুর দিকে এসে আইসকিউবের সেন্সরে ধরা পড়ে।
মহাজাগতিক নিউট্রিনো খুঁজে বের করতে গবেষকদের বরফের মধ্যে নিউট্রিনোর সঙ্গে পদার্থের ইন্টার‌্যাকশনে নির্দিষ্ট ঘটনাগুলো শনাক্ত করতে হয়। কোনো একটি নিউট্রিনো পৃথিবীর বাইরে থেকে এসেছে কি না, সব সময় নিশ্চিতভাবে বলা সম্ভব হয় না। কিন্তু গবেষকেরা নির্বাচিত সব ঘটনাকে একসঙ্গে বিশ্লেষণ করতে পারেন। এরপর তাঁরা দেখতে পারেন, এসব ঘটনার বৈশিষ্ট্য সামগ্রিকভাবে মহাজাগতিক নিউট্রিনোর প্রত্যাশিত বৈশিষ্ট্যের সঙ্গে মেলে কি না এবং বায়ুমণ্ডলীয় নিউট্রিনোর থেকে আলাদা কি না।

২০১৩ সালে গবেষক দলটি প্রথমবারের মতো এমন প্রমাণ প্রকাশ করে, যা ইঙ্গিত দেয় যে তাঁরা সত্যিই মহাজাগতিক নিউট্রিনো শনাক্ত করেছেন। এর প্রায় দুই বছর পর তাঁদের হাতে এত বিপুল পরিমাণ তথ্য জমা হয় যে তাঁরা তাঁদের আবিষ্কার সম্পর্কে নিশ্চিত হতে পারেন।

নিউট্রিনো জ্যোতির্বিজ্ঞানের যাত্রা ছোট পরিসরে শুরু হয়েছিল ১৯৬০ এর দশকে। তখন রেমন্ড ডেভিস জুনিয়র সূর্য থেকে আসা নিউট্রিনো শনাক্ত করেন। পরে জাপানের কামিওকান্দে নিউট্রিনো পর্যবেক্ষণকেন্দ্রে মাসাতোশি কোশিবার নেতৃত্বাধীন গবেষক দল এই ফলাফল নিশ্চিত করে। তাঁরা নিউট্রিনোর গতিপথ নির্ণয় করতে সক্ষম হন এবং এর উৎস সূর্য বলে শনাক্ত করেন।

১৯৮৭ সালে কামিওকান্দে এমন এক ঝাঁক নিউট্রিনো শনাক্ত করে, যেগুলো একটি বিস্ফোরিত নক্ষত্র বা সুপারনোভার সঙ্গে যুক্ত করা সম্ভব হয়। ঘটনাটি ঘটেছিল আমাদের প্রতিবেশী গ্যালাক্সি লার্জ ম্যাজেলানিক ক্লাউডে। শিগগিরই যুক্তরাষ্ট্র ও সোভিয়েত ইউনিয়নে একই সময়ে পরিচালিত নিউট্রিনো পর্যবেক্ষণ থেকেও এই আবিষ্কারের সমর্থন পাওয়া যায়।
মহাকাশের বিভিন্ন ঘটনা বোঝার জন্য নিউট্রিনো ব্যবহার করা সম্ভব, এই সাফল্যগুলো প্রমাণ করার জন্য রেমন্ড ডেভিস জুনিয়র ও মাসাতোশি কোশিবাকে ২০০২ সালে পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরস্কার দেওয়া হয়।

তবে তখন একটি সমস্যা রয়ে গিয়েছিল। রেমন্ড ডেভিস জুনিয়র যে পরিমাণ নিউট্রিনো শনাক্ত করেছিলেন, তা সূর্যে সংঘটিত হওয়ার কথা থাকা পারমাণবিক বিক্রিয়ার হিসাব থেকে প্রত্যাশিত সংখ্যার মাত্র এক তৃতীয়াংশ ছিল।
পরে জানা যায়, এর কারণ নিউট্রিনোর তিনটি ভিন্ন ধরনের অস্তিত্বের সঙ্গে সম্পর্কিত। পদার্থবিজ্ঞানীরা জানতে পারেন, নিউট্রিনো এক ধরনের অবস্থা থেকে অন্য ধরনের অবস্থায় পরিবর্তিত হতে পারে। অর্থাৎ কোনো নিউট্রিনো একটি নির্দিষ্ট ধরনের নিউট্রিনো হিসেবে তৈরি হলেও পৃথিবীর কোনো যন্ত্রে পৌঁছানোর সময় সেটি অন্য ধরনের নিউট্রিনো হয়ে থাকতে পারে।

এই পরিবর্তিত নিউট্রিনো শনাক্ত করতে রেমন্ড ডেভিস জুনিয়র যে পদ্ধতি ব্যবহার করেছিলেন, তার চেয়ে ভিন্ন ধরনের কৌশল প্রয়োজন ছিল।

জাপান ও কানাডায় পরিচালিত বিভিন্ন পরীক্ষার মাধ্যমে নিউট্রিনোর এই পরিবর্তনশীল প্রকৃতি প্রকাশ পায়। এই আবিষ্কারের জন্য ২০১৫ সালে পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরস্কার পান তাকাকি কাজিতা ও আর্থার বি. ম্যাকডোনাল্ড।

নিউট্রিনো শনাক্ত করার মাধ্যমে পদার্থবিজ্ঞানীরা সূর্যের ভেতরের বিভিন্ন প্রক্রিয়া এবং সুপারনোভার অভ্যন্তরে কী ঘটে, সে সম্পর্কে তাঁদের তাত্ত্বিক মডেলগুলো নিশ্চিত করতে পেরেছেন। আইসকিউবের লক্ষ্য হলো নিউট্রিনো জ্যোতির্বিজ্ঞানকে আরও এক ধাপ এগিয়ে নেওয়া। গবেষকদের আশা, নিউট্রিনোর মাধ্যমে এমন সব ঘটনা সম্পর্কে তথ্য পাওয়া যাবে, যেগুলো ধূলির মেঘের আড়ালে লুকিয়ে আছে। এমন বস্তুর সম্পর্কেও জানা যাবে, যেগুলো এত দূরে অবস্থিত যে সেখান থেকে আসা অন্য ধরনের বিকিরণ মহাকাশ পাড়ি দিতে দিতে হারিয়ে যায়। লক্ষ্য হলো এমন তথ্য সংগ্রহ করা, যা অন্য কোনো উপায়ে পাওয়া সম্ভব নয়।

প্রোটনের তুলনায় নিউট্রিনোর একটি বড় সুবিধা হলো, নিউট্রিনোর কোনো বৈদ্যুতিক আধান নেই। মহাকাশে চলার সময় আধানযুক্ত প্রোটনের গতিপথ চৌম্বক ক্ষেত্রের প্রভাবে বাঁকতে থাকে। ফলে কোনো প্রোটন কোন দিক থেকে এসেছে, তার গতিপথ অনুসরণ করে উৎস শনাক্ত করা সম্ভব হয় না।

তবে যেসব প্রক্রিয়া প্রোটনকে উচ্চ শক্তিতে ত্বরান্বিত করে, সেসব প্রক্রিয়ায় নিউট্রিনোও তৈরি হয়। নিউট্রিনোর ওপর চৌম্বক ক্ষেত্রের কোনো প্রভাব পড়ে না। তাই সর্বোচ্চ শক্তির নিউট্রিনোগুলোর গতিপথ অনুসরণ করে পেছনের দিকে এগোলে বোঝা সম্ভব হওয়ার কথা, মহাজাগতিক রশ্মির প্রোটনগুলো কোথায় উচ্চ শক্তিতে ত্বরান্বিত হয়েছে।

মহাবিশ্বের সবচেয়ে সহিংস ঘটনাগুলো থেকে আসা আরেক ধরনের বার্তাবাহক হলো গামা বিকিরণ। মহাকাশের মধ্য দিয়ে চলার সময় আলো ও পদার্থের সঙ্গে ইন্টার‌্যাকশনের কারণে গামা বিকিরণের শক্তি কমে যেতে পারে। নিউট্রিনোর ক্ষেত্রে এমনটা ঘটে না। ফলে অত্যন্ত দূরবর্তী মহাজাগতিক উৎসের তথ্য বহন করার ক্ষেত্রে নিউট্রিনো বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ।

মহাজাগতিক নিউট্রিনোর নির্দিষ্ট উৎসগুলো শনাক্ত করা আইসকিউবের অন্যতম গুরুত্বপূর্ণ লক্ষ্য। এখন পর্যন্ত আইসকিউব কয়েকটি সম্ভাব্য উৎস শনাক্ত করেছে। এর মধ্যে একটি হলো সক্রিয় গ্যালাক্সি NGC 1068, যাকে M77 নামেও ডাকা হয়। আইসকিউবে শনাক্ত নিউট্রিনোগুলোর মধ্যে ৭৯টির গতিপথ এই গ্যালাক্সির দিক থেকে এসেছে বলে মনে হয়।

তবে NGC 1068 কে নিউট্রিনোর উৎস হিসেবে নিশ্চিতভাবে শনাক্ত করার জন্য এই প্রমাণ এখনো যথেষ্ট শক্তিশালী নয়। সেন্সরগুলো যত বেশি নিউট্রিনো শনাক্ত করবে, তাদের উৎস নির্ণয়ের সম্ভাবনাও তত বাড়বে।

সাম্প্রতিক বছরগুলোতে আইসকিউবের গবেষকেরা আমাদের নিজস্ব গ্যালাক্সি মিল্কিওয়ে থেকেও আসা উচ্চশক্তির নিউট্রিনো শনাক্ত করতে সক্ষম হয়েছেন। তাঁদের ধারণা, নক্ষত্রগুলোর মধ্যবর্তী পাতলা গ্যাসে মহাজাগতিক রশ্মি পরমাণুর সঙ্গে সংঘর্ষ করলে এসব নিউট্রিনো তৈরি হয়।

আগামী বছরগুলোতে নিউট্রিনো জ্যোতির্বিজ্ঞান নিয়ে আরও অনেক গুরুত্বপূর্ণ গবেষণার খবর পাওয়ার প্রত্যাশা রয়েছে। আইসকিউব যে পথ তৈরি করেছে, অন্য গবেষকেরাও সেই পথ অনুসরণ করছেন। উত্তর গোলার্ধে আরও কয়েকটি নিউট্রিনো টেলিস্কোপ নির্মাণের বিভিন্ন পর্যায়ে রয়েছে। তবে এসব পর্যবেক্ষণকেন্দ্রে বরফের বদলে পানি ব্যবহার করা হবে।

১৯৮০ এর দশকে ফ্রান্সিস হালজেনকে অনুপ্রাণিত করা ডুম্যান্ড (DUMAND) প্রকল্প ১৯৯৫ সালে বন্ধ হয়ে যায়। তবে ওই প্রকল্প থেকে পাওয়া অভিজ্ঞতা ও জ্ঞান পরবর্তী বিভিন্ন প্রকল্পে কাজে লাগছে। এর মধ্যে রয়েছে লেক বাইকাল, ভূমধ্যসাগর, দক্ষিণ চীন সাগর এবং কানাডার পশ্চিম উপকূলের কাছে পরিচালিত বিভিন্ন নিউট্রিনো পর্যবেক্ষণ প্রকল্প।

একই সময়ে আইসকিউবও নিউট্রিনো শনাক্ত করে চলেছে। দক্ষিণ মেরুতে এর পরবর্তী সম্প্রসারণের পরিকল্পনা এখন করা হচ্ছে। নতুন IceCube Gen2 পর্যবেক্ষণকেন্দ্রে প্রায় ৮ ঘনকিলোমিটার বরফ ব্যবহার করা হবে। এর মাধ্যমে আরও বেশি সংখ্যায় এবং আরও উচ্চশক্তির মহাজাগতিক নিউট্রিনো শনাক্ত করা সম্ভব হবে। ফলে মহাবিশ্বের সবচেয়ে শক্তিশালী ও রহস্যময় ঘটনাগুলোর উৎস সম্পর্কে আরও অনেক তথ্য পাওয়ার সুযোগ তৈরি হবে।

নিয়মিত আপডেট পেতে সাবস্ক্রাইব করুন আমাদের নিউজলেটারে এবং ফলো করুন আমাদের টেলিগ্রাম, ইনস্টাগ্রাম, টুইটার এবং ফেসবুক-এ। এছাড়াও যুক্ত হতে পারেন আমাদের ফেসবুক গ্রুপে।

এই নিবন্ধটি Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International License-এর অধীনে লাইসেন্সকৃত। পুনঃপ্রকাশের জন্য পুনঃপ্রকাশের নির্দেশিকা দেখুুন।