CERN ALICE পরীক্ষা: চরম সংঘর্ষে হালকা নিউক্লিয়াস গঠনের প্রক্রিয়া উন্মোচিত

CERN-এর লার্জ হ্যাড্রন কোলাইডার (LHC)-এ ALICE পরীক্ষার সাথে যুক্ত বিজ্ঞানীরা কণা সংঘর্ষের চরম পরিস্থিতিতে হালকা পারমাণবিক নিউক্লিয়াস, যেমন ডিউটেরন, কীভাবে গঠিত হয় সেই সংক্রান্ত একটি গুরুত্বপূর্ণ রহস্যের সমাধান করেছেন। টেকনিক্যাল ইউনিভার্সিটি অফ মিউনিখ (TUM)-এর গবেষকদের নেতৃত্বে সম্পন্ন এই আবিষ্কারটি ডিউটেরন ও অ্যান্টিডিউটেরনের টিকে থাকার প্রক্রিয়াকে স্পষ্টভাবে ব্যাখ্যা করে। এই ফলাফলগুলি ডিসেম্বর ২০২৫-এ মর্যাদাপূর্ণ Nature জার্নালে প্রকাশিত হয়েছে, যা কণা পদার্থবিজ্ঞানের একটি দীর্ঘদিনের অমীমাংসিত প্রশ্নের উত্তর দিয়েছে।

এই সংঘর্ষগুলির একেবারে শুরুতে প্রয়োজনীয় প্রোটন এবং নিউট্রনগুলি সরাসরি বিদ্যমান থাকে না। বরং, এগুলি রেজোন্যান্স নামক স্বল্পায়ু, উচ্চ-শক্তির কণা অবস্থার ক্ষয় থেকে উৎপন্ন হয়, যার মধ্যে $\Delta(1232)$ রেজোন্যান্স অন্যতম। এই নবগঠিত কণাগুলি পরবর্তীকালে সংঘর্ষ ব্যবস্থা শীতল হওয়ার সাথে সাথে চূড়ান্ত-দশার নিউক্লিয়ার ফিউশনের মাধ্যমে একত্রিত হয়। ALICE পরীক্ষার পরিমাপগুলি নির্দেশ করে যে পর্যবেক্ষণ করা (অ্যান্টি)ডিউটেরনগুলির প্রায় ৯০ শতাংশ এই রেজোন্যান্স-ক্ষয় পথ অনুসরণ করে গঠিত হয়।

TUM-এর অধ্যাপক লরা ফ্যাবিয়েট্টি উল্লেখ করেছেন যে এই পরিমাপগুলি নিশ্চিত করে যে হালকা নিউক্লিয়াসগুলি প্রাথমিক উত্তপ্ত দশায় নয়, বরং যখন পরিস্থিতি 'কিছুটা শীতল ও শান্ত' হয়, তখনই গঠিত হয়। এই গবেষণাটি পারমাণবিক নিউক্লিয়াসকে আবদ্ধ করে রাখা মৌলিক বল, অর্থাৎ 'শক্তিশালী মিথস্ক্রিয়া' (strong interaction)-এর ধারণাকে উল্লেখযোগ্যভাবে এগিয়ে নিয়ে যায়। এই প্রেক্ষাপটে, ডঃ ম্যাক্সিমিলিয়ান মাহলেইন মন্তব্য করেছেন যে এই গবেষণার জ্যোতির্পদার্থবিজ্ঞানে সুদূরপ্রসারী প্রভাব রয়েছে, বিশেষত মহাজাগতিক রশ্মির তথ্য ব্যাখ্যা করার ক্ষেত্রে।

ALICE ডিটেক্টর বিশেষভাবে এই সহিংস ঘটনাগুলিতে উৎপন্ন কণাগুলিকে ট্র্যাক করার মাধ্যমে শক্তিশালী মিথস্ক্রিয়া অধ্যয়নের জন্য নকশা করা হয়েছে। এই সংঘর্ষগুলি সূর্যের কেন্দ্রের চেয়ে এক লক্ষ গুণ বেশি তাপমাত্রা তৈরি করে, যেখানে ডিউটেরনের মতো ভঙ্গুর কাঠামো ভেঙে যাওয়ার কথা। ALICE পরীক্ষাটি মূলত কোয়ার্ক এবং গ্লুওনের স্যুপ থেকে কীভাবে স্থিতিশীল পারমাণবিক নিউক্লিয়াস এবং অবশেষে পদার্থ তৈরি হয়েছিল তা বোঝার লক্ষ্য রাখে। $\Delta(1232)$ রেজোন্যান্স, যা একটি প্রোটনের অস্থায়ী, উত্তেজিত অবস্থা, প্রায় $5.6 \times 10^{-24}$ সেকেন্ডের গড় জীবনকাল ধারণ করে এবং প্রায় ৯৯% ক্ষেত্রে একটি নিউক্লিয়ন (প্রোটন বা নিউট্রন) এবং একটি পিয়নের সাথে ক্ষয়প্রাপ্ত হয়।

এই ক্ষয় প্রক্রিয়াটি ডিউটেরন গঠনের জন্য প্রয়োজনীয় প্রোটন বা নিউট্রন সরবরাহ করে, যা পরে কাছাকাছি থাকা অন্য নিউক্লিয়নের সাথে ফিউশন করে। এই গবেষণায়, ডিউটেরন-পিয়ন জোড়ার আপেক্ষিক বেগ পরিমাপ করা হয়েছিল, যা $\Delta$ ক্ষয় থেকে প্রত্যাশিত বেগের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ ছিল, যা এই প্রক্রিয়াটিকে পরীক্ষামূলকভাবে দৃঢ়ভাবে সমর্থন করে। INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare)-এর অংশগ্রহণকারী ALICE সহযোগিতা এই বিশ্লেষণের জন্য ফেমটোস্কোপি নামক একটি কৌশল প্রয়োগ করেছিল, যা সংঘর্ষে উৎপন্ন কণাগুলির মধ্যে পারস্পরিক সম্পর্ক পরিমাপ করে। এই আবিষ্কারটি মহাজাগতিক রশ্মির মিথস্ক্রিয়া এবং ডার্ক ম্যাটারের সম্ভাব্য উপজাত হিসাবেও হালকা নিউক্লিয়াসের উৎপত্তির মডেলিংয়ের জন্য একটি মজবুত পরীক্ষামূলক ভিত্তি প্রদান করে।