ফিসফিসানি ধরার যন্ত্র: মাত্র 59 দিনে JUNO যেভাবে বিশ্বরেকর্ড ভাঙল

---

নিউট্রিনো মহাবিশ্বের সবচেয়ে প্রাচুর্যময় ভরযুক্ত কণা, অথচ এদের মধ্যে কোনটির ভর সবচেয়ে বেশি — এই সাধারণ প্রশ্নটারও এখনও উত্তর জানা নেই। 2026 সালের 10 জুন দক্ষিণ চিনের মাটির গভীরে বসানো একটি নতুন ডিটেক্টর এই রহস্যের সন্ধানে তার প্রথম চাল দিল — এবং সেটি সত্যিকারের রেকর্ডগড়া। মাত্র 59 দিনের তথ্য ব্যবহার করে Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO) দুটি মৌলিক নিউট্রিনো প্যারামিটার এত নিখুঁতভাবে মাপল, যা এর আগের সব পরীক্ষার সম্মিলিত নির্ভুলতাকেও ছাড়িয়ে গেছে। ফলাফলটি Nature পত্রিকার প্রচ্ছদ নিবন্ধ হিসেবে প্রকাশিত হয়েছে (Nature)।

অন্ধকারে ঘুরতে থাকা একটি মুদ্রা

ফলাফলটার গুরুত্ব বুঝতে হলে আগে নিউট্রিনোর অদ্ভুত স্বভাবটা একটু জানা দরকার।

নিউট্রিনো তিন "স্বাদে" আসে — ইলেকট্রন, মিউওন, আর টাউ — যে কণার সাথে জন্মায় তার নামেই এদের পরিচয়। কিন্তু কোয়ান্টাম বলবিদ্যা বলছে, এই স্বাদ-অবস্থাগুলো নিউট্রিনোর প্রকৃত পরিচয় নয়। বরং প্রতিটি স্বাদ আসলে তিনটি ভর eigenstates — $\nu_1$, $\nu_2$, আর $\nu_3$ — এর একটি মিশ্রণ, একটি superposition।

মহাকাশে ছুটে চলার সময় এই তিনটি ভর-উপাংশের কোয়ান্টাম দশা সামান্য ভিন্ন গতিতে এগিয়ে চলে। এই অসামঞ্জস্যের ফলে মিশ্রণটা ক্রমেই বদলে যায়, তাই যে কণা একটি স্বাদে জন্ম নিয়েছিল, কিছুক্ষণ পরে তাকে ভিন্ন স্বাদে পাওয়া যেতে পারে। এটাই নিউট্রিনো oscillation — বিশুদ্ধ কোয়ান্টাম interference-এর এক অপূর্ব ঘটনা।

ভাবুন একটি মুদ্রা ছুড়ে দেওয়া হল, উপরের পিঠ দেখাচ্ছে "ইলেকট্রন-অ্যান্টিনিউট্রিনো"। $52$ কিলোমিটার দূরে পড়ার সময় কোয়ান্টাম বলবিদ্যার নিয়মে সেটি সম্পূর্ণ ভিন্ন পিঠ দেখিয়ে পড়তেই পারে। JUNO-র কাজ হল এরকম কোটি কোটি মুদ্রা পড়তে দেখা আর সম্ভাবনাগুলো পড়ে নেওয়া।

দুটো শহর, একটা বিশাল মাইক্রোফোন, আর একটা beat

JUNO হল $20{,}000$ টন তরল scintillator ভরা একটি গোলক — এই তরলে নিউট্রিনো ধাক্কা লাগলে আলোর ঝলক তৈরি হয় — এটি এখন পর্যন্ত এই ধরনের বিশ্বের সবচেয়ে বড় ডিটেক্টর (Digitalnerds)। গুয়াংডং প্রদেশে মাটির $700$ মিটার নিচে বসানো এই যন্ত্র মহাজাগতিক গোলমাল থেকে দূরে থেকে তাইশান আর ইয়াংজিয়াং পারমাণবিক বিদ্যুৎকেন্দ্র থেকে আসা অ্যান্টিনিউট্রিনোর অবিরাম ধারার দিকে একনজরে তাকিয়ে থাকে — কেন্দ্র দুটির দূরত্ব ঠিক $52.5$ কিলোমিটার (Nature)।

এই ক্ষীণ কণাগুলো ধরার কাজটা অনেকটা $50$ কিলোমিটার দূরে দুটো শহরের ফিসফিসানি শোনার মতো — একটিমাত্র ঘরসমান মাইক্রোফোন দিয়ে, যেটা এতটাই সংবেদনশীল যে আলোর একটি-একটি photon পর্যন্ত টের পায়। এই কাজের জন্য গোলকের ভেতরে 20{,}000} টি বড় $20$-ইঞ্চি photomultiplier tube এবং 25{,}000} টি ছোট $3$-ইঞ্চি tube বসানো আছে, যা এত বড় ডিটেক্টরের জন্য এযাবৎকালের সেরা শক্তি resolution দিচ্ছে (CGTN)।

এই resolution-ই JUNO-র মূল কৌশল। Reactor অ্যান্টিনিউট্রিনো একই সাথে দুটো সামান্য ভিন্ন mass-squared পার্থক্যের প্রভাবে oscillate করে। ডিটেক্টরে পৌঁছানো শক্তির বর্ণালিতে এটা দেখা যায় দুটো পরস্পর-ঢাকা ঢেউ হিসেবে — অনেকটা কাছাকাছি দুটো রেডিও স্টেশনের মাঝে টিউন করলে যেমন একটা "beat" তৈরি হয়। JUNO সেই beat আলাদা করে চিনতে পারে, আর সে কারণেই একটিমাত্র পরিমাপে দুটো প্যারামিটার একসাথে নির্ধারণ করা সম্ভব।

59 দিনে গড়া একটি রেকর্ড

2025 সালের 26 আগস্ট থেকে 2 নভেম্বরের মধ্যে JUNO মোট $59.1$ দিনের কার্যকর তথ্য সংগ্রহ করে (CGTN)। এই সংক্ষিপ্ত পরীক্ষা থেকে collaboration দুটি "solar-sector" oscillation প্যারামিটার বের করেছে:

• mixing angle, $\sin^2\theta_{12} = 0.3092 \pm 0.0087$, যা বলে দেয় $\nu_1$ ও $\nu_2$ কতটা মিশে যায়;
• mass-squared পার্থক্য $\Delta m^2_{21}$, অর্থাৎ ওই দুই অবস্থার বর্গ-ভরের ব্যবধান।

নির্ভুলতার মাত্রাটা চমকে দেওয়ার মতো। $\theta_{12}$-এর পরিমাপে JUNO গত কয়েক দশকের সব পরীক্ষার সম্মিলিত ফলাফলের চেয়ে $1.6$ গুণ নিখুঁত, আর $\Delta m^2_{21}$-এর পরিমাপে $1.8$ গুণ নিখুঁত (INFN)। বিশাল ডিটেক্টরের আয়তনের কারণে ঘটনার হার বেশি, আর সুনিপুণ ক্যালিব্রেশন ও পরিশীলিত বিশ্লেষণ পদ্ধতি systematic error কমিয়ে এনেছে (bioengineer)।

ফলাফলটি একটি পুরনো ধাঁধাকেও আরও স্পষ্ট করে তুলেছে। Reactor অ্যান্টিনিউট্রিনো থেকে পাওয়া $\theta_{12}$-এর মান আর সৌর নিউট্রিনো থেকে অনুমিত মানের মধ্যে দীর্ঘদিন ধরে সামান্য ফারাক দেখা যাচ্ছে — প্রায় $1.5\sigma$-র এই অসামঞ্জস্যটিকে বলা হয় solar tension। JUNO-র তথ্য সেটা আরও জোরালো করে নিশ্চিত করল (INFN)। সংখ্যাটা ছোট, কিন্তু একগুঁয়ে — এবং এটা Standard Model-এর বাইরের পদার্থবিজ্ঞানের প্রথম আভাস হতে পারে।

সবচেয়ে ভারী নিউট্রিনোর দিকে

Oscillation পরীক্ষা কেবল ভরের বর্গের পার্থক্য মাপতে পারে, কখনও নিরঙ্কুশ ভর জানাতে পারে না। তাই একটি জেদি প্রশ্ন রয়েই যায়: ভরের ক্রমটা কি স্বাভাবিক ($m_1 < m_2 < m_3$), নাকি উল্টো ($m_3 < m_1 < m_2$)? ব্যাপারটা অনেকটা সিঁড়ির মাঝের ধাপটা নিচের দিকের কাছে নাকি উপরের দিকের কাছে — তা বোঝার চেষ্টা করার মতো, যেখানে পাশাপাশি ধাপের ব্যবধান মাপা যায় কিন্তু কোনো একটি ধাপের প্রকৃত উচ্চতা জানার উপায় নেই।

এই ভর ক্রম নির্ধারণ করাই JUNO-র প্রধান লক্ষ্য। Observatory আশা করছে $6$ থেকে $7$ বছরের তথ্য সংগ্রহের পর $3\sigma$ তাৎপর্যে বিষয়টি মীমাংসা করা যাবে (ScienceDaily)। উত্তরটির গুরুত্ব নিউট্রিনো পদার্থবিজ্ঞানের অনেক বাইরে পর্যন্ত বিস্তৃত: এটি leptogenesis-এর সাথে যুক্ত, অর্থাৎ Big Bang-এর পরে কেন পদার্থ প্রতিপদার্থকে হারিয়ে টিকে গেল সেই প্রশ্নের সবচেয়ে জনপ্রিয় তত্ত্বের সাথে; এটি নির্ধারণ করে core-collapse supernova কীভাবে বিস্ফোরিত হয়; আর neutrinoless double-beta decay — যা প্রমাণ করবে নিউট্রিনো নিজেই নিজের প্রতিকণা — সেটা পর্যবেক্ষণের নাগালে আছে কি না, তা-ও এর উপর নির্ভর করে।

পরিকল্পিত $30$ বছরের জীবনকালে JUNO ছয়টি নিউট্রিনো mixing প্যারামিটারের মধ্যে তিনটি $1\%$-এর কম নির্ভুলতায় মাপার লক্ষ্য রাখে, পাশাপাশি supernova, পৃথিবীর অভ্যন্তর, সূর্য ও বায়ুমণ্ডল থেকে আসা নিউট্রিনোও ধরবে (CAS)।

মাত্র কয়েক মাসেই যে এটি কয়েক দশকের পূর্ববর্তী প্রচেষ্টাকে ছাড়িয়ে গেছে, তা সত্যিই এক চমৎকার অভিষেক। JUNO যখন শেষ পর্যন্ত ভর ক্রমের রহস্য সমাধান করবে, তখন lepton sector-এর লুকানো কোণগুলো অনুসন্ধানকারী গোটা একটি প্রজন্মের পরীক্ষার ভিত্তি পাকা হয়ে যাবে।