ডুঙ্কেল মেটিরি: এক অসমাপ্ত গল্প (পব-২)

প্রিয়জনদের শেয়ার করুন
1,036 বার লেখাটি পঠিত হয়েছে ~~~

 

 ‘পর্ব-১’ এর পর….

 

 

ছোটবেলায় একবার দুর্গাপুজোর দিন ঠাকুমাকে প্রশ্ন করেছিলাম, আচ্ছা সরস্বতীর হাতে বই, বীণা আছে, কিন্তু লক্ষ্মীর হাতে নেই কেন? ঠাকুমা উত্তর দিলেন, “সরস্বতী তো সঙ্গীত আর পড়াশোনার দেবী, তাই যখন সরস্বতীর চেহারা কল্পনা করা হয়, তখন তার হাতে বীণা পুস্তক দেওয়া হয়। আবার লক্ষ্মী তো ধনের দেবী, তাই ধনের ঘড়া আর ধানের ছড়া থাকে দেবীর হাতে।” আপনি হয়ত ভাবছেন ডার্ক ম্যাটারের গল্পে খামোখা পুরাণ নিয়ে টানাটানি কেন! না ঠিক টানাটানি নয়, এবার আমাদেরও ডার্ক ম্যাটারের কার্যকলাপ দেখে তার অবয়ব কল্পনা করতে হবে তো, তাই ঠাকুমার সাথে ছোটবেলার একফালি স্মৃতি মাথায় এসে গেল। 

 

আগের পর্বের আলোচনায় আমরা দেখেছি যে, জ্যোতির্পদার্থবিদ্যার বিভিন্ন পর্যবেক্ষণ থেকে অনুভূত হয়েছে এক অদৃশ্য ভরযুক্ত বস্তুর অস্তিত্ব; মহাবিশ্বের প্রায় ২৭% সম্পত্তি তার দখলে। কিন্তু কেমন হবে তার ধর্ম? আমাদের চেনা দৃশ্যমান বস্তুকে ভাঙতে থাকলে আমরা যে লেপ্টন (ইলেকট্রন, মিউওন প্রভৃতি মৌলিক কণা) এবং কোয়ার্ক (যা দিয়ে তৈরি প্রোটন, নিউট্রন) জাতীয় মৌলিক কণাদের খুঁজে পাই, ডার্ক ম্যাটার কি একই রকম মৌলিক কণা দিয়েই তৈরি? 

 

আমাদের চেনা দৃশ্যমান বস্তুকে ভাঙতে থাকলে আমরা যে লেপ্টন এবং কোয়ার্ক জাতীয় মৌলিক কণাদের খুঁজে পাই, ডার্ক ম্যাটার কি একই রকম মৌলিক কণা দিয়ে তৈরি?

 

ডার্ক ম্যাটারকে যদি কোনও কণার অবয়ব দিতে হয়, সেই কণাকে কিছু ধর্ম মেনে চলতে হবে। পদার্থবিদ্যার ভাষায় সেই কণাদের হতে হবে ‘ডার্ক ম্যাটার ক্যান্ডিডেট’। কী হবে সেই ‘ক্যান্ডিডেট’দের ধর্মাবলি? ১) তড়িৎ-চুম্বকীয় আলোর চোখকে যেন সেই কণা ফাঁকি দিতে পারে, অর্থাৎ কণাটিকে হতে হবে আধান (চার্জ) শূন্য— সে তড়িৎ-চুম্বকীয় আন্তক্রিয়ায় অংশ নেবে না। ২) যেহেতু ডার্ক ম্যাটারকে চেনার অন্যতম উপায় হল মহাকর্ষ বল, স্বভাবতই কণাটিকে হতে হবে ভীষণ ভারী। ৩) সাথে এও মনে করা হয়, যদি এদের সাথে দৃশ্যমান জগতের কোনও আন্তক্রিয়া (ইন্টারাকশন) সম্ভবও হয়, তা হবে অতীব দুর্বল প্রকৃতির, যাতে তার লয়-ক্ষয় হয় নগণ্য। ৪) এছাড়া এই কণাদের একটি নির্দিষ্ট নিয়ম, বা বিজ্ঞানের ভাষায় প্রতিসাম্য (সিমেট্রি) মেনে চলতে হবে, যার নাম ‘ডার্ক সিমেট্রি’। সহজ করে বললে, এই ‘ডার্ক সিমেট্রি’র সংসারের নিয়ম যে কণারা মেনে চলবে, তাদের মধ্যে সবথেকে হালকা কণাটিই হবে আমাদের কাঙ্খিত ডার্ক ম্যাটার ক্যান্ডিডেট। 

 

এবার তল্লাশি শুরু হল, আদৌ এরকম কোনো কণা সদস্য কণাবিদ্যার (পার্টিকেল ফিজিক্স) স্ট্যান্ডার্ড মডেলে আছে কিনা! আমরা জানি, এই স্ট্যান্ডার্ড মডেলের ছাদের তলাতেই খুঁজে পাওয়া যায় দৃশ্যমান মহাবিশ্বের সমস্ত বস্তুর ভেতরে থাকা মৌলিক কণা ও তাদের মধ্যেকার আন্তক্রিয়াকে (কণা-কাহিনী: প্রথম পর্বঅন্তিম পর্ব)। কিন্তু স্ট্যান্ডার্ড মডেলের বাড়িতে কেউ কি এমন আছে, যে সবকটা নিয়ম মানবে? একজনকে ধরা হল, নিউট্রিনো তার নাম, যে তড়িৎ-চুম্বকীয় আন্তক্রিয়ায় অংশ নেয় না; ফলে অদৃশ্য, আবার অন্য কণাদের সাথে অতি দুর্বল ভাবে আন্তক্রিয়াও করে। কিন্তু বাধ সাধল তার ভরখানা। এই কণার ভর এতটাই কম (এমনকি স্ট্যান্ডার্ড মডেলের মতে তো এই কণা ভরহীন!) যে, ডার্ক ম্যাটার সাজার পরীক্ষার দুটো লেভেলে পাশ করলেও ভরের পরীক্ষায় ডাঁহা ফেল করে গেল। অতএব ডার্ক ম্যাটারের খোঁজে পা ফেলতে হল স্ট্যান্ডার্ড মডেলের বাইরে; কণাবিদ্যার ভাষায় যা ‘বিয়ন্ড স্ট্যান্ডার্ড মডেল’ ফিজিক্স নামে পরিচিত। তবে এখনো অব্দি এই ধরনের কণাকে পরীক্ষাগারে পাকড়াও করা যায়নি, তাই এই কণার অস্তিত্ব এখনো অব্দি তাত্ত্বিক পদার্থবিদ্যার কাগজ কলমে। 

 

আচ্ছা, কৃষ্ণগহ্বরকে (ব্ল্যাকহোল) কি ডার্ক ম্যাটার ক্যান্ডিডেট হিসেবে ভাবতে পারি?

 

তাহলে তাত্ত্বিক গবেষকদের অনুমানে, ডার্ক ম্যাটার ক্যান্ডিডেট কারা হতে পারে? আগের পর্বে আমরা দেখেছিলাম, গ্যালাক্টিক রোটেশনাল কার্ভ বা দূরত্বের সাথে একটা ছায়াপথের বিভিন্ন অঞ্চলের গতিবেগ তাত্ত্বিক গণনার হিসেবমত যা হওয়া উচিৎ, বাস্তবে তার থেকে অনেকটাই আলাদা (ছবি: নিচে)। তাহলে আমাদের এমন কিছু একটা গণনায় ঢোকাতে হবে, যার সাহায্যে রোটেশনাল কার্ভের প্রকৃতিকে ব্যাখ্যা করা সম্ভব হবে। 

 

আচ্ছা, কৃষ্ণগহ্বরকে (ব্ল্যাকহোল) কি আমরা ডার্ক ম্যাটার ক্যান্ডিডেট হিসেবে ভাবতে পারি? সাধারণ আপেক্ষিকতাবাদের অঙ্কের হিসেব এবং সাম্প্রতিক পর্যবেক্ষণ থেকে জানা গেছে, কৃষ্ণগহ্বরগুলো মূলত থাকে ছায়াপথের কেন্দ্রের কাছে। এদের উপস্থিতি থেকে আমাদের দেখতে পাওয়া গ্যালাক্টিক রোটেশনাল কার্ভের প্রকৃতিকে ব্যাখ্যা করা সম্ভব নয়। তাই এদেরকে ডার্ক ম্যাটার ক্যান্ডিডেট হিসেবে গণ্য করা হয়না। কিন্তু যদি এরকম হয় যে, কোনো কৃষ্ণগহ্বরের মতই ভারী ও অদৃশ্য বস্তু গোটা ছায়াপথে ছড়িয়ে ছিটিয়ে আছে, তাহলে তাদের ভরকে গণনায় সামিল করলে হয়ত গ্যালাক্টিক রোটেশনাল কার্ভকে ব্যাখ্যা করা সম্ভব হবে। এইরকম একটি প্রস্তাবিত বস্তু হল, প্রাইমর্ডিয়াল ব্ল্যাকহোল। মনে করা হয়, মহাবিশ্ব সৃষ্টির সময় যখন ব্রহ্মাণ্ডের ঘনত্ব খুব বেশি ছিল, তখন জন্ম নিয়েছিল অন্য এক ধরনের কৃষ্ণগহ্বর, যাদের ভর খুব বেশি হলেও তারা আকারে ভীষণ ক্ষুদ্র হতে পারে। কিছু বিজ্ঞানীর মতে, এই ধরনের প্রাইমর্ডিয়াল ব্ল্যাকহোল অতীতের সাক্ষী বহন করে এখনও বহাল তবিয়তে ছড়িয়ে ছিটিয়ে আছে ছায়াপথের বিভিন্ন অংশে। এদের ভর গ্যালাক্টিক রোটেশনাল কার্ভের প্রকৃতি ব্যাখ্যায় সক্ষম, তাই এরা ডার্ক ম্যাটার ক্যান্ডিডেট হওয়ার পরীক্ষায় পাশ করার যোগ্যতা রাখে। তবে যতক্ষণ না পরীক্ষায় এই প্রাইমর্ডিয়াল ব্ল্যাকহোলকে হাতেনাতে ধরা যাচ্ছে, ততক্ষণ আমরা কোনও দৃঢ় সিদ্ধান্তে আসতে পারব না। এছাড়াও মহাকর্ষের মডিফায়েড থিওরি (MOND) দিয়ে চেষ্টা চলছে গ্যালাক্টিক রোটেশনাল কার্ভকে ব্যাখ্যা করার। 

 

কে হবে ডার্ক ম্যাটার ক্যান্ডিডেট? এই প্রশ্নের লেজুড় ধরেই চলে আসে আরেকটি প্রশ্ন। ডার্ক ম্যাটারের জন্ম কবে হয়েছিল, হলে তা কীভাবে? এই নিয়ে তাত্ত্বিক গবেষকদের মধ্যে মূলত দু’ধরনের মতবাদ আছে।

 

একদল গবেষক মনে করেন, মহাবিশ্ব সৃষ্টির শুরু থেকেই উপস্থিত ছিল এই ডার্ক ম্যাটার। তখন মহাবিশ্ব ছিল প্রচন্ড উত্তপ্ত, উচ্চ-ঘনত্ব বিশিষ্ট। সেই সময়ে দৃশ্যমান বস্তু ও ডার্ক ম্যাটার খুব দুর্বলভাবে (weak) একে অপরের সাথে আন্তক্রিয়া করত। এদের বলা হল ‘weakly interacting massive particles’ বা WIMP। সেই সময় দৃশ্যমান বস্তু ও ডার্ক ম্যাটারের মধ্যে একরকম সাম্যাবস্থা (ইকুইলিব্রিয়াম) বিরাজ করত, যার ফলে ডার্ক ম্যাটার থেকে দৃশ্যমান বস্তু এবং দৃশ্যমান বস্তু থেকে ডার্ক ম্যাটার তৈরি হতে পারত; যদিও সেই আন্তক্রিয়ার ক্ষমতা ভীষণই ক্ষীণ, যে কারণে এর নামে ‘weak’ শব্দটির উল্লেখ। এরপর ক্রমে মহাবিশ্ব প্রসারিত এবং ঠাণ্ডা হতে থাকল। ফলস্বরূপ দৃশ্যমান বস্তু এবং ডার্ক ম্যাটার একে অপরের থেকে দূরে সরে যেতে লাগল। একটা সময় এমন এলো যে তাদের মধ্যেকার দূরত্বের ফলে সাম্যাবস্থাটি নষ্ট হয়ে গেল এবং তারা একে অপরের সঙ্গে আন্তক্রিয়ায় আর অংশ নিতে পারল না। এই ঘটনাকে বলা হয় ‘ফ্রিজ-আউট’। এই ‘ফ্রিজ-আউট’-এর ফলে ডার্ক ম্যাটার আর ক্ষয় হতে পারল না এবং জন্ম-মৃত্যু লয়-ক্ষয়হীন অবস্থায় থেকে গেল মহাবিশ্বের শুরুর সাক্ষী বহন করে। 

 

অন্য একটি মতানুযায়ী, মহাবিশ্বের জন্মলগ্নে ডার্ক ম্যাটার ছিলই না। দৃশ্যমান বস্তুর ক্ষয় বা সংঘর্ষ, যা একটি অতীব ক্ষীণ (feeble) আন্তক্রিয়া, জন্ম দিয়েছে এই ডার্ক ম্যাটারকে। এই মতবাদকে বলা হয় ‘feebly interacting massive particle’ বা FIMP মতবাদ।

 

কিন্তু এত তোড়জোড়, এত তত্ত্ব— সব মাঠে মারা যাবে, যদি পরীক্ষাগারে আমরা দেখাই না পাই এই ডার্ক ম্যাটারের। তাই দিনের শেষে এটা জানতেই হবে, ডার্ক ম্যাটারকে কি পরীক্ষাগারে ধরা সম্ভব?

 

ডার্ক ম্যাটারের অস্তিত্বকে হাতেনাতে ধরতে মূলত দু’ধরনের রাস্তা নেওয়া হয়। প্রথম উপায়টি হল, ডাইরেক্ট ডিটেকশন বা প্রত্যক্ষ খোঁজ। ধরা যাক, এমন একটা যন্ত্র বানানো হল, যেখানে ডার্ক ম্যাটার এসে সরাসরি ধাক্কা খেল। এবার আপনি প্রশ্ন করবেন, তা আমরা বুঝব কেমন করে, ডার্ক ম্যাটার তো অদৃশ্য? আমরা জানি, যেকোনো সংঘর্ষের ক্ষেত্রে, সংঘর্ষের আগে ও পরে ভরবেগ সংরক্ষিত থাকে। উদাহরণস্বরূপ ধরা যাক, কোনো বস্তু আমাকে ধাক্কা দিল। তাহলে সেই ধাক্কায় আমি কতটা পশ্চাদপসরণ (recoil) করছি তা দেখে ধাক্কা প্রদানকারীর ভরবেগ ও শক্তি সম্পর্কে আমরা আন্দাজ পেতে পারি। এখানেও এইরকম উপায়ে দৃশ্যমান কণার সাথে সংঘর্ষে কণাটির পশ্চাদপসরণের মাপ থেকে ডার্ক ম্যাটারের সনাক্তকরণ সম্ভব। তবে এই কথাটা যতটা সহজে বলে ফেলা গেল, কার্যত ততটা সরল নয়। এই জাতীয় পরীক্ষায় ডার্ক ম্যাটারের খোঁজ চলছে, তবে এখনো অব্দি পরীক্ষাগারের যন্ত্রের হাতে সে ধরা পড়েনি। যদিও পরীক্ষার ফলাফলগুলি থেকে ডার্ক ম্যাটারের ওপর কিছু চারিত্রিক সীমানা (constraint) বেঁধে দেওয়া সম্ভব হয়েছে। 

 

ডার্ক ম্যাটারকে চেনার অন্য রাস্তাটা হল ইনডাইরেক্ট ডিটেকশন বা পরোক্ষ খোঁজ। আমরা আমাদের চারপাশে যতরকম দৃশ্যমান কণা দেখি, কণাবিদ্যার তত্ত্বমতে তাদের প্রত্যেকের একটা করে প্রতিকণা (অ্যান্টিপার্টিকেল) থাকার কথা, যাদের ভর সমান কিন্তু আধানটি হবে বিপরীতধর্মী। কিন্তু আমাদের চারপাশে থাকা কণাদের খুঁজে পেলেও, সম অনুপাতে প্রতিকণার খোঁজ পাওয়া যায় না, এই ঘটনাকে বলে কণা-প্রতিকণার অসাম্য (পার্টিকেল-অ্যান্টিপার্টিকেল অ্যাসিমেট্রি)। যদিও এই অসাম্যের কারণ এখনও অব্দি বিজ্ঞানীদের অজানা, তবুও এই অসাম্যই খোঁজ দিতে পারে মহাবিশ্বে উপস্থিত ডার্ক ম্যাটারের অস্তিত্বের। যদি ডার্ক ম্যাটার খুব দুর্বল আন্তক্রিয়ায় দৃশ্যমান কণাতে ক্ষয় করে, তার সাথে সমপরিমাণেই জন্ম নেবে প্রতিকণাও। ফলে মহাবিশ্বের কোনও স্থানে যদি অতিরিক্ত প্রতিকণার উপস্থিতি দেখতে পাই, সেই পর্যবেক্ষণ থেকে পরোক্ষভাবে বলা সম্ভব যে ওই প্রতিকণার জন্মের পেছনে আছে ডার্ক ম্যাটারের হাত। 

 

তবে যতক্ষণ না আমাদের গল্পের অদৃশ্য নায়কটি প্রত্যক্ষ বা পরোক্ষ উপায়ে আমাদের ধরা দিচ্ছেন, ততক্ষণ পর্যন্ত অন্ধকারেই থাকবে ডার্ক ম্যাটারের প্রকৃত রূপ। ১৯৩৩ সালে প্রথম যে ‘ডুঙ্কেল মেটিরি’র অনুমান করেছিলেন স্যুইস জ্যোতির্বিদ্ ফ্রিৎজ্ জ্যুইকি, ২০২১ এ বসেও তার গল্পকে তাই অসমাপ্তই রাখতে হল।

 

———————————–

~ কলমে এলেবেলে চিরশ্রী ~ 

 

এলেবেলের দলবল

 

► লেখা ভাল লাগলে অবশ্যই লাইক করুন, কমেন্ট করুন, আর সকলের সাথে শেয়ার করে সকলকে পড়ার সুযোগ করে দিন। 

► এলেবেলেকে ফলো করুন। 

 

 

 

One thought on “ডুঙ্কেল মেটিরি: এক অসমাপ্ত গল্প (পব-২)

  • July 26, 2021 at 11:55 am
    Permalink

    যারা Astrophysics বা Particles physics এ গবেষণা করছেন তাদের জন্য এই লেখাটা একটা brief introduction to the subject হিসেবে খুব relevant লেখা। একটা overview পাওয়া যায়।

Leave a Reply

free hit counter
error

লেখা ভালো লেগে থাকলে দয়া করে শেয়ার করবেন।