নিউট্রনের লুকোনো চুম্বকত্ব, অবশেষে দেখা গেল

একা একটি নিউট্রন টেকে না। এটি একটি প্রোটন, একটি ইলেকট্রন আর একটি অ্যান্টিনিউট্রিনোতে ক্ষয় হয়: এটিই বিটা ক্ষয়, নিউক্লীয় পদার্থবিদ্যার সর্বত্র পাওয়া একটি প্রক্রিয়ার সবচেয়ে সরল রূপ। মুক্ত নিউট্রনের চারপাশে কোনো নিউক্লিয়াস না থাকায় এর ক্ষয় সেই জটিল সংশোধনগুলো থেকে মুক্ত, যা নিউক্লীয় পরিমাপকে কঠিন করে তোলে।

1950-এর দশকের একটি পূর্বাভাস

দুর্বল বলের তত্ত্বে সংরক্ষিত ভেক্টর প্রবাহ নামের একটি নীতি দুর্বল মিথস্ক্রিয়ার একটি অংশকে তড়িৎচুম্বকত্বের সঙ্গে যুক্ত করে। এর অন্যতম বৈশিষ্ট্যসূচক পূর্বাভাস, যা গেল-ম্যান প্রবর্তন করেন, হলো দুর্বল চুম্বকত্ব: তড়িৎচৌম্বক প্রবাহের মতোই দুর্বল বলও একটি চুম্বকসদৃশ পদ বহন করে। এর শক্তি, যাকে g_M লেখা হয়, প্রোটন ও নিউট্রনের চৌম্বক ভ্রামক দিয়ে নির্ধারিত। পূর্বাভাসিত মান 4.71।

কিছু নিউক্লীয় ক্ষয়ে দুর্বল চুম্বকত্ব দেখা গেছে, শুরুটা Lee, Mo ও Wu-এর একটি চিরায়ত পরীক্ষা দিয়ে। কিন্তু মুক্ত নিউট্রনের ক্ষয়ে, যা সবচেয়ে পরিচ্ছন্ন ক্ষেত্র, এটি কখনো সরাসরি মাপা হয়নি।

দুটি অজানা, একটি পরিমাপ

সমস্যাটি নির্ভুলতার নয়। সবচেয়ে সংবেদনশীল রাশি হলো বিটা অপ্রতিসাম্য: নিউট্রনের স্পিনের সাপেক্ষে ইলেকট্রনগুলো সব দিকে সমানভাবে ছিটকে বেরোয় না। দুর্বল চুম্বকত্ব এই অপ্রতিসাম্যকে প্রায় 1.4% সরিয়ে দেয়, যা সেরা পরীক্ষা PERKEO III-এর নির্ভুলতার আটগুণ।

কিন্তু অপ্রতিসাম্য আরেকটি সংখ্যা λ-এর ওপরও নির্ভর করে, যা ক্ষয়ের দুটি প্রধান যুগ্মনের (কাপলিং) অনুপাত। একটিমাত্র পরিমাপ দুটিকে আলাদা করতে পারে না। তাই পরীক্ষকেরা দুর্বল চুম্বকত্বকে তার পূর্বাভাসিত মানে স্থির রেখে অপ্রতিসাম্য দিয়ে λ মাপতেন।

অচলাবস্থা ভাঙা

Miriam Camarasa-Domene, Martín González-Alonso (IFIC, ভালেন্সিয়া) ও Martín Novoa-Brunet (IFIC ও IFAE, বার্সেলোনা) λ নিয়েছেন অন্য জায়গা থেকে। ভালোভাবে মাপা দুটি রাশি নিজেরাই এটি নির্ধারণ করে:

• নিউট্রনের আয়ুষ্কাল, পার্টিকল ডেটা গ্রুপের বাছাইয়ে 878.36 সেকেন্ড;
• বিশেষ নিউক্লীয় ক্ষয়ের “Ft মান”, যা কেবল দুর্বল বলের ভেক্টর অংশের মধ্য দিয়ে চলে, 3,070.01 সেকেন্ড।

এরা r_n τ_n (1 + 3λ²) = 2 Ft সম্পর্কে বাঁধা, যা থেকে পাওয়া যায় λ = −1.27598। λ স্থির হয়ে গেলে অপ্রতিসাম্যের পরিমাপগুলো দুর্বল চুম্বকত্ব প্রকাশ করতে মুক্ত হয়।

5.1 সিগমা

ফলাফল: g_M = 4.47 ± 0.87, 4.71-এর পূর্বাভাসের সঙ্গে সংগতিপূর্ণ। দুর্বল চুম্বকত্বহীন একটি জগৎ (g_M = 0) 5.1 সিগমায় বাতিল, 5 সিগমার মানদণ্ডের ওপরে। লেখকেরা একে মুক্ত নিউট্রনের ক্ষয়ে দুর্বল চুম্বকত্বের প্রথম পর্যবেক্ষণ বলছেন।

সম্মিলিত সীমাবদ্ধতা: লাল পট্টি এসেছে আয়ুষ্কাল ও Ft থেকে, নীল পট্টি অপ্রতিসাম্য থেকে; তাদের ছেদবিন্দু g_M নির্ধারণ করে, শূন্য (বিন্দুরেখা) থেকে দূরে এবং পূর্বাভাসের (ভাঙা রেখা) কাছে। — চিত্র 1, Camarasa-Domene, González-Alonso & Novoa-Brunet (2026), arXiv:2610.26792, CC BY 4.0.

নিউট্রনের তথ্য তার অভ্যন্তরীণ মতভেদের জন্য পরিচিত, পুরোনো ও নতুন অপ্রতিসাম্য-পরিমাপের মধ্যে এবং আয়ুষ্কাল মাপার দুটি পদ্ধতির মধ্যে। তাই দলটি ভিন্ন ভিন্ন তথ্য-বাছাই নিয়ে বিশ্লেষণটি পুনরাবৃত্তি করেছে। তাৎপর্য থাকে 5.0 থেকে 6.1 সিগমার মধ্যে, এবং কেবল আধুনিক, পরস্পর-সংগত অপ্রতিসাম্য-পরিমাপ ব্যবহার করলে তা 6.1-এ ওঠে। লেখকদের একজনের সহ-স্বাক্ষরিত আগের একটি বৈশ্বিক ফিট 3 সিগমার একটি ইঙ্গিত পেয়েছিল।

তাঁরা আরও যাচাই করেছেন, অপ্রতিসাম্যের শক্তি-নির্ভরতা সাহায্য করতে পারে কি না। বর্তমান নির্ভুলতায় এটি পরিমাপকে মাত্র কয়েক শতাংশ উন্নত করবে।

পরের ধাপের তিনটি হাতল

তিনটি উপাদান, অর্থাৎ অপ্রতিসাম্য, আয়ুষ্কাল আর নিউক্লীয় Ft মান, অবশিষ্ট অনিশ্চয়তায় মোটামুটি সমানভাবে অবদান রাখে। তিনটির যেকোনোটির নতুন পরিমাপ, বা নিউক্লীয় সংশোধনের ভালো গণনা, এই প্রথম দর্শনকে স্ট্যান্ডার্ড মডেলের একটি নির্ভুল পরীক্ষায় পরিণত করবে। তিনটি ক্ষেত্রেই কাজ ইতিমধ্যে চলছে।