1,555টি নিউট্রিনো, যারা পুরো একটি নিউক্লিয়াসকে আলতো ধাক্কা দিয়েছে

কখনো কখনো একটি নিউট্রিনো পরমাণুর ভেতরের একটি কণায় আঘাত না করে আঘাত করে একসঙ্গে পুরো নিউক্লিয়াসে, যা একটি একক খণ্ডের মতো পিছু হটে। এই “সুসংগত স্থিতিস্থাপক নিউট্রিনো-নিউক্লিয়াস বিক্ষেপণ”-এর (coherent elastic neutrino-nucleus scattering) পূর্বাভাস দেওয়া হয়েছিল 1974 সালে। পুরো নিউক্লিয়াসটি অংশ নেয় বলে সংঘর্ষের সম্ভাবনা বেড়ে যায়, তাই মাত্র কয়েক কিলোগ্রাম ওজনের শনাক্তকারী যন্ত্রও এটি দেখতে পারে।

এটি প্রথম শনাক্ত করে COHERENT সহযোগী দল, একটি নিউট্রন উৎসের নিউট্রিনো দিয়ে। তমোপদার্থের (dark matter) বড় বড় শনাক্তকারী যন্ত্রও সূর্য থেকে আসা নিউট্রিনো দিয়ে এর প্রমাণ জানিয়েছে। পারমাণবিক চুল্লি আরেকটি উৎস: এগুলো কম শক্তির অ্যান্টিনিউট্রিনো তৈরি করে, প্রায় 1 কোটি ইলেকট্রনভোল্ট পর্যন্ত। চুল্লিতে প্রথম শনাক্তকরণ এসেছিল CONUS+ থেকেই, 3.7 σ তাৎপর্যে।

শক্তির একটি ফিসফিসানি

সমস্যা হলো ধাক্কাটা কত ছোট। চুল্লির একটি অ্যান্টিনিউট্রিনো একটি জার্মেনিয়াম নিউক্লিয়াসকে বড়জোর কয়েক হাজার ইলেকট্রনভোল্ট শক্তিতে পিছু হটায়। সেই শক্তির মাত্র 15 থেকে 20% এমন বৈদ্যুতিক সংকেতে পরিণত হয় যা শনাক্তকারী যন্ত্র পড়তে পারে। ঘটনাগুলো সব জমা হয় যন্ত্রটি নথিভুক্ত করতে পারে এমন সর্বনিম্ন শক্তির ঠিক ওপরে — ঠিক যেখানে ক্রমাঙ্কন (calibration) সবচেয়ে কঠিন।

কোরের পাশে একটি শনাক্তকারী

CONUS+ রয়েছে সুইজারল্যান্ডের লাইবস্টাট পারমাণবিক বিদ্যুৎকেন্দ্রে, 3.6 গিগাওয়াট তাপ উৎপাদনকারী একটি চুল্লির কোর থেকে 20.7 মিটার দূরে। এটি নভেম্বর 2023 থেকে চলছে। দ্বিতীয় অভিযানের জন্য অতি-বিশুদ্ধ জার্মেনিয়ামের দুটি বড় স্ফটিক মূল শনাক্তকারীগুলোর একটির সঙ্গে যোগ হয়েছে: মোট 5.6 কিলোগ্রাম সক্রিয় ভর। সীসা ও বোরন-মিশ্রিত প্লাস্টিকের একটি কমপ্যাক্ট ঢাল, মহাজাগতিক মিউওন বাতিল করে দেওয়া একটি শনাক্তকারী এবং রেডন-মুক্ত বাতাসের অবিরাম প্রবাহ পটভূমিকে প্রায় 10,000 গুণ কমিয়েছে।

উপাত্ত নেওয়া হয়েছে ফেব্রুয়ারি 2025 থেকে জুলাই 2026 পর্যন্ত: চুল্লি চালু অবস্থায় 1,296 কিলোগ্রাম-দিন এবং বন্ধ অবস্থায় 86।

না দেখে গোনা

নিজেদের ভুল পথে চালিত হওয়া এড়াতে পদার্থবিদেরা বিশ্লেষণ সাজানোর সময় নিম্ন-শক্তির উপাত্ত লুকিয়ে রেখেছিলেন, তারপর একে একে শনাক্তকারীগুলোর উপাত্ত উন্মোচন করেছেন। ফল: 1,555 ± 152টি ঘটনা। সংকেতটি তার অনিশ্চয়তার চেয়ে 10.2 গুণ বড়। কণা পদার্থবিজ্ঞানের প্রমিত মডেল (Standard Model) পূর্বাভাস দিয়েছিল 1,701 ± 198 — 0.6 প্রমিত বিচ্যুতির মধ্যে মিল, মাপা ও পূর্বাভাসিত মানের অনুপাত 0.91 ± 0.14।

একটি কাজের যাচাই: চুল্লি বন্ধ থাকলে ফিটটি পায় 22 ± 29টি ঘটনা, যা শূন্যের সঙ্গে সংগতিপূর্ণ। সংকেতটি চুল্লি থেকে না এলে পাওয়া যেত প্রায় 103টি।

চুল্লি চালু অবস্থায় তিনটি শনাক্তকারীতে গণনা: নিউট্রিনো সংকেত (কমলা) পটভূমিগুলোর ওপরে বসে, সীমার ঠিক ওপরে। — চিত্র 1, CONUS Collaboration (2026), arXiv:2610.37318.

এ পর্যন্ত সবচেয়ে বড় সংগ্রহ

লেখকদের মতে, এটি এ ধরনের সংঘর্ষের এ যাবৎ শনাক্ত হওয়া সবচেয়ে বড় নমুনা, এবং চুল্লির শক্তিতে সবচেয়ে নিখুঁত পরিমাপ, যার নির্ভুলতা জার্মেনিয়ামে COHERENT-এর সাম্প্রতিক ফলাফলের সঙ্গে তুলনীয়। গণনার অনিশ্চয়তা এখন 9.8%, প্রথম অভিযানের চেয়ে প্রায় তিন গুণ কম।

এটি চুল্লিতে অন্যান্য জার্মেনিয়াম পরীক্ষার নির্ধারিত ঊর্ধ্বসীমার সঙ্গে মেলে। বিপরীতে, Dresden-II পরীক্ষার জানানো সংকেতটি যে হারের সঙ্গে মেলে, তা চুল্লিতে অন্যান্য জার্মেনিয়াম পরীক্ষায়, এটিসহ, দেখা হারগুলোর চেয়ে স্পষ্টতই বেশি।

লক্ষ্য-নিউক্লিয়াসের নিউট্রন সংখ্যার বিপরীতে সংঘর্ষের তীব্রতা: CONUS+ (কালো হীরক, জার্মেনিয়াম) চুল্লির বক্ররেখায় (লাল) বসে। — চিত্র 3, CONUS Collaboration (2026), arXiv:2610.37318.

দুর্বল বলকে ওজন করা

প্রমিত মডেলে সংঘর্ষের হার নিউক্লিয়াসের “দুর্বল আধান”-এর (weak charge) বর্গের সঙ্গে বাড়ে:

Q_W = N − (1 − 4 sin²θ_W) Z

যেখানে N ও Z হলো এর নিউট্রন ও প্রোটনের সংখ্যা, আর θ_W হলো দুর্বল মিশ্রণ কোণ (weak mixing angle), দুর্বল নিউক্লীয় বলের একটি প্যারামিটার। গণনা থেকে দলটি পায় sin²θ_W = 0.225 ± 0.022, যা প্রত্যাশিত 0.2387-এর সঙ্গে সংগতিপূর্ণ। এ ধরনের পরিমাপের মধ্যে এটি সবচেয়ে কম ভরবেগ স্থানান্তরে বলটিকে পরীক্ষা করে।

গোনা চলছে

পরিমাপটি এখনও মূলত ঘটনার সংখ্যা দিয়ে সীমিত। আর এক বছরের উপাত্ত পরিসংখ্যানগত অনিশ্চয়তাকে প্রায় 5%-এ নামিয়ে আনবে। সীমায় আরও ভালো ক্রমাঙ্কন এবং জার্মেনিয়াম পিছু হটার শক্তিকে কীভাবে রূপান্তর করে তার নতুন পরিমাপ পূর্বাভাসের অনিশ্চয়তা কমাবে বলে আশা। লেখকেরা দেখছেন, চুল্লির নিউট্রিনো প্রথম শনাক্তকরণ থেকে নির্ভুল পরিমাপের দিকে এগোচ্ছে।