আদি মহাবিশ্বে ডার্ক ম্যাটারের আল্ট্রা-রিলেটিভিস্টিক বিভাজন নিয়ে নতুন মডেলের প্রস্তাবনা

২০২৬ সালের জানুয়ারি মাসে প্রখ্যাত বৈজ্ঞানিক সাময়িকী 'ফিজিক্যাল রিভিউ লেটার্স'-এ (Physical Review Letters) একটি যুগান্তকারী গবেষণাপত্র প্রকাশিত হয়, যা ডার্ক ম্যাটার বা অদৃশ্য বস্তুর উৎপত্তি ও বিবর্তন সংক্রান্ত প্রচলিত মহাজাগতিক ধারণাকে আমূল বদলে দিতে পারে। ইউনিভার্সিটি অফ মিনেসোটা টুইন সিটিস এবং ইউনিভার্সিটি অফ প্যারিস-স্যাকলে-এর একদল গবেষক এই গবেষণায় একটি নতুন গাণিতিক মডেল উপস্থাপন করেছেন। তাদের প্রস্তাবনা অনুযায়ী, আদি মহাবিশ্বের চরম উত্তপ্ত পরিবেশে ডার্ক ম্যাটার যখন প্রথম পৃথক হয়েছিল, তখন তা 'আল্ট্রা-রিলেটিভিস্টিক' বা অতি-উচ্চ শক্তিসম্পন্ন অবস্থায় ছিল। তবে এই উত্তপ্ত অবস্থা সত্ত্বেও, মহাবিশ্বের প্রসারণের সাথে সাথে এটি দ্রুত শীতল হয়ে এমন এক তাপমাত্রায় পৌঁছাতে সক্ষম হয়েছিল যা বর্তমানের 'শীতল ডার্ক ম্যাটার' তত্ত্বের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ।

এই নতুন গবেষণাটি পদার্থবিজ্ঞানের একটি দীর্ঘদিনের প্রতিষ্ঠিত ধারণা বা পোস্টুলেটকে সরাসরি চ্যালেঞ্জের মুখে ফেলেছে। এতদিন বিজ্ঞানীদের ধারণা ছিল যে, মহাবিশ্বের মুদ্রাস্ফীতি পরবর্তী উত্তপ্ত হওয়ার যুগে (post-inflationary reheating) ডার্ক ম্যাটারকে অবশ্যই শীতল অবস্থায় থাকতে হবে। ঐতিহাসিকভাবে, মহাবিশ্বের বৃহৎ আকারের কাঠামো বা গ্যালাক্সি ক্লাস্টার গঠনের জন্য শীতল ডার্ক ম্যাটারের উপস্থিতি অপরিহার্য বলে মনে করা হতো। কারণ, কম ভরের নিউট্রিনোর মতো 'হট ডার্ক ম্যাটার' বা উত্তপ্ত অদৃশ্য বস্তু মহাজাগতিক কাঠামোর স্বাভাবিক বিকাশকে বাধাগ্রস্ত করে। ইউনিভার্সিটি অফ মিনেসোটার প্রখ্যাত অধ্যাপক কিথ অলিভ (Keith Olive) ইতিপূর্বে বহুবার এই কাঠামোগত বিবর্তনের সীমাবদ্ধতার কথা তুলে ধরেছিলেন, যা এই নতুন গবেষণার প্রেক্ষাপট তৈরিতে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রেখেছে।

গবেষণার প্রধান লেখক স্টিফেন হেনরিখ (Stephen Henrich), যিনি মিনেসোটা বিশ্ববিদ্যালয়ের স্কুল অফ ফিজিক্স অ্যান্ড অ্যাস্ট্রোনমির একজন গবেষক, এই মডেলের কার্যকারিতা ব্যাখ্যা করেছেন। তিনি জানান যে, যদিও মহাকর্ষীয় বলের প্রভাবে গ্যালাক্সি বা নক্ষত্র গঠনের জন্য ডার্ক ম্যাটারের শীতল হওয়া প্রয়োজন, তবে এর অর্থ এই নয় যে সৃষ্টির শুরুতেই একে শীতল থাকতে হবে। গবেষক দলটি মুদ্রাস্ফীতি পরবর্তী উচ্চ শক্তির সময়কালে ডার্ক ম্যাটার উৎপাদনের জটিল প্রক্রিয়াগুলো নিবিড়ভাবে বিশ্লেষণ করেছেন। তাদের বিশ্লেষণে দেখা গেছে যে, আল্ট্রা-রিলেটিভিস্টিক বিভাজন প্রক্রিয়া ডার্ক ম্যাটারকে মহাজাগতিক কাঠামো গঠন শুরু হওয়ার আগে পর্যাপ্ত সময় প্রদান করে, যাতে এটি প্রয়োজনীয় মাত্রায় শীতল হতে পারে। এই নতুন তত্ত্বটি বর্তমানের সমস্ত পর্যবেক্ষণমূলক তথ্যের সাথে পুরোপুরি মিলে যায়।

ইউনিভার্সিটি অফ প্যারিস-স্যাকলে-এর অধ্যাপক এবং এই গবেষণার অন্যতম সহ-লেখক ইয়ান মামব্রিনি (Yann Mambrini) এই আবিষ্কারের গুরুত্ব তুলে ধরে বলেন যে, এটি আমাদের বিগ ব্যাং বা মহাবিস্ফোরণের ঠিক পরের মুহূর্তগুলো নিয়ে কাজ করার সুযোগ করে দিয়েছে। তাদের তাত্ত্বিক মডেল অনুযায়ী, যে ডার্ক ম্যাটারের ভর কয়েক হাজার ইলেকট্রন ভোল্টের বেশি, তা মহাজাগতিক কাঠামো বৃদ্ধির যুগ শুরু হওয়ার আগেই প্রায় এক ইলেকট্রন ভোল্ট তাপমাত্রায় নেমে আসতে পারে। এই হিসাবটি বিভিন্ন গ্যালাকটিক সার্ভে এবং কসমিক মাইক্রোওয়েভ ব্যাকগ্রাউন্ড (CMB) থেকে প্রাপ্ত তথ্যের সাথে হুবহু মিলে যায়। এর ফলে বিজ্ঞানীদের কাছে এখন উইম্প (WIMP) এবং ফিম্প (FIMP) এর মতো ডার্ক ম্যাটার মডেলগুলো নিয়ে কাজ করার জন্য অনেক বড় একটি ক্ষেত্র তৈরি হলো।

ইউরোপীয় ইউনিয়নের মর্যাদাপূর্ণ 'হরাইজন ২০২০' (Horizon 2020) প্রোগ্রামের অধীনে মারি স্কলোডোস্কা-কুরি গ্র্যান্টের সহায়তায় এই গবেষণাটি সম্পন্ন হয়েছে। তবে এই তাত্ত্বিক মডেলটিকে চূড়ান্তভাবে গ্রহণ করার আগে আরও বাস্তবধর্মী প্রমাণের প্রয়োজন রয়েছে। গবেষকরা ভবিষ্যতে কণা ত্বরক যন্ত্র (particle accelerators), মাটির গভীরে স্থাপিত বিচ্ছুরণ পরীক্ষাগার এবং উন্নত অ্যাস্ট্রোফিজিক্যাল প্রোব ব্যবহার করে এই হাইপোথিসিসটি পরীক্ষা করার পরিকল্পনা করছেন। এই গবেষণাটি আদি মহাবিশ্বের বিবর্তন সম্পর্কে আমাদের একটি নতুন এবং নমনীয় দৃষ্টিভঙ্গি প্রদান করে, যেখানে ডার্ক ম্যাটারের চূড়ান্ত বৈশিষ্ট্য নির্ধারণে আদি মহাবিশ্বের বিশৃঙ্খল রিহিটিং পিরিয়ড আগের চেয়ে অনেক বেশি তাৎপর্যপূর্ণ ভূমিকা পালন করে বলে প্রমাণিত হয়েছে।