২০১১ ওপেরা আলোকের চেয়ে দ্রুতগতির নিউট্রিনো অসঙ্গতি

২০১১ সালে, অসিলেশন প্রজেক্ট উইথ ইমালসন-ট্র্যাকিং অ্যাপারেটাস (অপেরা) পরীক্ষায় ভুলবশত পর্যবেক্ষণ করা হয়েছিল যে নিউট্রিনো আলোর চেয়ে দ্রুত ভ্রমণ করছে বলে মনে হচ্ছে। এই ত্রুটির উৎস আবিষ্কৃত হওয়ার আগেই ফলাফলটিকে অস্বাভাবিক বলে গণ্য করা হয়েছিল। কারণ শূন্যস্থানে আলোর চেয়ে বেশি গতি সাধারণত বিশেষ আপেক্ষিকতা লঙ্ঘন করে বলে মনে করা হয়, যা এক শতাব্দীরও বেশি সময় ধরে পদার্থবিজ্ঞানের আধুনিক উপলব্ধির একটি ভিত্তিপ্রস্তর।

৮ জুন ২০১২ তারিখে, অধিকতর গবেষণা ও বিশ্লেষণের পর, সার্নের গবেষণা পরিচালক সের্জিও বের্তোলুচ্চি ঘোষণা করেন যে নিউট্রিনোর গতি আলোর গতির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। কিয়োটোতে অনুষ্ঠিত ২৫তম আন্তর্জাতিক নিউট্রিনো পদার্থবিজ্ঞান এবং জ্যোতিঃপদার্থবিজ্ঞান সম্মেলন থেকে দেওয়া প্রেস বিজ্ঞপ্তিতে বলা হয় যে, সরঞ্জামের ত্রুটির কারণে মূল অপেরা (OPERA) ফলাফলগুলো ভুল ছিল।

১২ জুলাই ২০১২ তারিখে, অপেরা তাদের গণনায় ত্রুটির নতুন উৎসগুলো অন্তর্ভুক্ত করে তাদের গবেষণাপত্রটি হালনাগাদ করে। তারা নিউট্রিনোর গতির সাথে আলোর গতির সামঞ্জস্য খুঁজে পেয়েছিলেন।
 শনাক্তকরণ 
পরীক্ষায় মিউন নিউট্রিনোর একটি রূপ তৈরি করা হয়েছিল সিইআরএনের পুরোনো এসপিএস ত্বরকযন্ত্রে, যা ফ্রান্স–সুইজারল্যান্ড সীমান্তে অবস্থিত; এবং সেগুলো সনাক্ত করা হয় ইতালির গ্রান সাসোতে অবস্থিত এলএনজিএস ল্যাব-এ। OPERA গবেষকেরা কমন-ভিউ জিপিএস ব্যবহার করেন, যা মানক জিপিএস থেকে উদ্ভূত, নিউট্রিনোগুলো কোন সময় ও কোন স্থানাঙ্কে সৃষ্টি ও সনাক্ত হয়েছে তা পরিমাপ করার জন্য। গণনা অনুযায়ী, নিউট্রিনোগুলোর গড় উড্ডয়ন সময় শূন্যস্থানে একই দূরত্ব অতিক্রম করতে আলোর যে সময় লাগার কথা তার চেয়ে কম পাওয়া যায়।  পর্যন্ত দুই সপ্তাহের ব্যবধানে OPERA দল ভিন্ন পদ্ধতিতে নিউট্রিনো উৎপাদন করে পুনরায় পরিমাপ করে, যা প্রতিটি সনাক্ত নিউট্রিনোর ভ্রমণ সময় আলাদাভাবে নির্ণয়ে সহায়তা করে। এর ফলে সনাক্ত নিউট্রিনোগুলোকে তাদের সৃষ্টির সময়ের সঙ্গে মিলিয়ে দেখার ক্ষেত্রে সম্ভাব্য কিছু ত্রুটি দূর হয়।
OPERA সহযোগিতা তাদের প্রাথমিক সংবাদ বিজ্ঞপ্তিতে জানায় যে ফলাফল চূড়ান্তভাবে নিশ্চিত বা খণ্ডন করার জন্য আরও গভীর পর্যালোচনা ও স্বাধীন পরীক্ষা প্রয়োজন।

 প্রথম ফলাফল 
-এ তাদের তথ্যের একটি বিশ্লেষণে OPERA সহযোগিতার বিজ্ঞানীরা জানান যে জেনেভার সিইআরএনে উৎপাদিত এবং ইতালির গ্রান সাসোতে OPERA ডিটেক্টরে নথিবদ্ধ নিউট্রিনোগুলো আলোর চেয়ে দ্রুত গতিতে ভ্রমণ করেছে—এমন প্রমাণ পাওয়া গেছে। গণনায় দেখা যায়, শূন্যস্থানে একই দূরত্ব অতিক্রম করলে আলোর যে সময় লাগত, তার তুলনায় নিউট্রিনোগুলো প্রায় ৬০.৭ ন্যানোসেকেন্ড (৬০.৭ বিলিয়ন ভাগের এক সেকেন্ড) আগে পৌঁছেছে। ছয় মাসের আন্তঃযাচাইয়ের পর  তারিখে গবেষকেরা ঘোষণা করেন যে আলোর চেয়ে বেশি গতিতে চলমান নিউট্রিনো পর্যবেক্ষণ করা হয়েছে। উচ্চতর শক্তির (২৮ GeV) নিউট্রিনো ব্যবহার করেও অনুরূপ ফল পাওয়া যায়; নিউট্রিনোর বেগ তাদের শক্তির ওপর নির্ভরশীল কি না তা যাচাইয়ের জন্য এগুলো পর্যবেক্ষণ করা হয়। পরিমাপে দেখা যায়, কণাগুলো প্রায় প্রতি ৪০,০০০-এ এক অংশের ব্যবধানে আলোর চেয়ে দ্রুত ডিটেক্টরে পৌঁছেছে, এবং ফলাফলটি মিথ্যা-ধনাত্মক হওয়ার সম্ভাবনা ছিল প্রতি এক মিলিয়নে ০.২—ধরা হলে যে ত্রুটিটি সম্পূর্ণরূপে দৈব প্রভাবজনিত। (ছয় সিগমার তাৎপর্য) এই পরিমাপে যন্ত্রগত পরিমাপের ত্রুটি এবং ব্যবহৃত পরিসংখ্যানিক পদ্ধতি থেকে উদ্ভূত ত্রুটি—উভয়েরই আনুমানিক হিসাব অন্তর্ভুক্ত ছিল। তবে এটি ছিল নির্ভুলতার (precision) পরিমাপ, যথার্থতার (accuracy) নয়; যা ভুল গণনা বা যন্ত্রের ভুল পাঠের মতো উপাদানের দ্বারা প্রভাবিত হতে পারে। সংঘর্ষ-তথ্য সংশ্লিষ্ট কণা পদার্থবিজ্ঞান পরীক্ষায় আবিষ্কার ঘোষণা করার মানদণ্ড হলো পাঁচ-সিগমা ত্রুটিসীমা, যা পর্যবেক্ষিত ছয়-সিগমা সীমার তুলনায় শিথিল।

গবেষণার প্রিপ্রিন্টে বলা হয়, "[পর্যবেক্ষিত] নিউট্রিনোর বেগের c (শূন্যস্থানে আলোর বেগ) থেকে বিচ্যুতি নিউট্রিনো খাতে নতুন পদার্থবিজ্ঞানের দিকে নির্দেশকারী এক চমকপ্রদ ফলাফল হতে পারে" এবং CNGS মিউন নিউট্রিনোর "প্রারম্ভিক আগমনের সময়"-কে একটি "অস্বাভাবিকতা" হিসেবে উল্লেখ করা হয়। OPERA-এর মুখপাত্র আন্তোনিও এরেদিতাতো ব্যাখ্যা করেন যে OPERA দল "পরিমাপের ফলাফল ব্যাখ্যা করতে সক্ষম এমন কোনো যান্ত্রিক প্রভাব খুঁজে পায়নি"। সিইআরএনের মুখপাত্র জেমস গিলিস  তারিখে বলেন, বিজ্ঞানীরা "তারা যা করেছেন তা বিস্তৃত পদার্থবিজ্ঞানী সম্প্রদায়কে খতিয়ে দেখতে আহ্বান জানাচ্ছেন, এবং আদর্শভাবে বিশ্বের অন্য কোথাও কেউ যেন পরিমাপটি পুনরাবৃত্তি করে"।
 অভ্যন্তরীণ পুনরাবৃত্তি 
নভেম্বর মাসে OPERA আরও পরিমার্জিত ফলাফল প্রকাশ করে, যেখানে তারা ভুল হওয়ার সম্ভাবনাকে আরও কম বলে উল্লেখ করে এবং এর ফলে তাদের ত্রুটিসীমা আরও সংকুচিত হয়। নিউট্রিনোগুলো আলোর বেগে ভ্রমণ করলে যে সময় লাগত তার তুলনায় প্রায় ৫৭.৮ ন্যানোসেকেন্ড আগে পৌঁছায়, যা আলোর বেগের তুলনায় প্রায় প্রতি ৪২,০০০-এ এক অংশের আপেক্ষিক বেগ পার্থক্য নির্দেশ করে। নতুন তাৎপর্য স্তর হয় ৬.২ সিগমা। সহযোগী দলটি তাদের ফলাফল সমকক্ষ-সমালোচনাধীন প্রকাশনার জন্য জার্নাল অব হাই এনার্জি ফিজিক্স-এ জমা দেয়।

একই প্রবন্ধে OPERA সহযোগিতা  থেকে  পর্যন্ত পরিচালিত একটি পুনরাবৃত্ত পরীক্ষার ফলাফলও প্রকাশ করে। তারা বিশটি নিউট্রিনো সনাক্ত করে, যা ধারাবাহিকভাবে প্রায় ৬২.১ ন্যানোসেকেন্ড প্রারম্ভিক আগমনের ইঙ্গিত দেয়, যা প্রধান বিশ্লেষণের ফলাফলের সঙ্গে সামঞ্জস্যপূর্ণ।
 পরিমাপজনিত ত্রুটি 
২০১২ সালের ফেব্রুয়ারিতে OPERA সহযোগিতা দুটি সম্ভাব্য ত্রুটির উৎস ঘোষণা করে, যা ফলাফলের ওপর উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলতে পারত।
 একটি জিপিএস রিসিভার থেকে OPERA মাস্টার ঘড়ির সংযোগটি ঢিলা ছিল, ফলে ফাইবারের মাধ্যমে বিলম্ব বৃদ্ধি পায়। এই ত্রুটির প্রভাবে নিউট্রিনোর প্রতিবেদনকৃত ভ্রমণ-সময় ৭৩ ন্যানোসেকেন্ড কমে যায়, যার ফলে সেগুলোকে আলোর চেয়ে দ্রুত মনে হয়।
 একটি ইলেকট্রনিক বোর্ডের ঘড়ি প্রত্যাশিত ১০ মেগাহার্টজ (MHz) কম্পাঙ্কের চেয়ে দ্রুত টিক দিচ্ছিল, ফলে নিউট্রিনোর প্রতিবেদনকৃত ভ্রমণ-সময় বৃদ্ধি পায় এবং আপাতদৃষ্টিতে আলোর চেয়ে দ্রুতগতির প্রভাব কিছুটা কমে যায়। OPERA জানায় যে উপাদানটি নির্ধারিত মানদণ্ডের বাইরে কাজ করছিল।

২০১২ সালের মার্চে গ্রান সাসো জাতীয় গবেষণাগার-এ একটি সেমিনার অনুষ্ঠিত হয়, যেখানে নিশ্চিত করা হয় যে তথ্য সংগ্রহের সময় ফাইবার কেবলটি সম্পূর্ণভাবে স্ক্রু করা ছিল না। LVD গবেষকেরা ২০০৭–২০০৮, ২০০৮–২০১১ এবং ২০১১–২০১২ সময়পর্বে OPERA ও নিকটবর্তী LVD ডিটেক্টরে আঘাত হানা মহাজাগতিক উচ্চ-শক্তির মিউনের সময়-তথ্য তুলনা করেন। ২০০৮–২০১১ সময়পর্বে প্রাপ্ত স্থানচ্যুতি OPERA অস্বাভাবিকতার সঙ্গে সামঞ্জস্যপূর্ণ ছিল। গবেষকেরা এমন আলোকচিত্রও খুঁজে পান, যা দেখায় যে ২০১১ সালের অক্টোবর ১৩ তারিখ পর্যন্ত কেবলটি ঢিলা ছিল।

নতুনভাবে চিহ্নিত দুটি ত্রুটির উৎস সংশোধনের পর নিউট্রিনোর বেগের ফলাফল আলোর বেগের সঙ্গে সামঞ্জস্যপূর্ণ বলে প্রতীয়মান হয়।
 চূড়ান্ত ফলাফল 
২০১২ সালের জুলাই ১২ তারিখে OPERA সহযোগিতা ২০০৯ থেকে ২০১১ সালের মধ্যে সম্পাদিত তাদের পরিমাপের চূড়ান্ত ফলাফল প্রকাশ করে। নিউট্রিনোর পরিমাপিত ও প্রত্যাশিত আগমনের সময়ের (আলোর বেগের সঙ্গে তুলনায়) পার্থক্য ছিল প্রায় । এটি কোনো পার্থক্য নেই—এমন ফলাফলের সঙ্গেই সামঞ্জস্যপূর্ণ; অর্থাৎ ত্রুটিসীমার মধ্যে নিউট্রিনোর বেগ আলোর বেগের সঙ্গে সামঞ্জস্যপূর্ণ। এছাড়াও, ২০১১ সালের বান্চড-বিম পুনঃপরীক্ষার পুনর্বিশ্লেষণেও অনুরূপ ফলাফল পাওয়া যায়।
 স্বাধীন পুনরাবৃত্তি 

২০১২ সালের মার্চে একই স্থানে অবস্থিত আইকারাস পরীক্ষা নিউট্রিনোর বেগ আলোর বেগের সমান পরিমাপ করে OPERA-র ফলাফল খণ্ডন করে। আইকারাস নভেম্বর ২০১১-এ OPERA যে একই স্বল্প-পালস বিম পরীক্ষা করেছিল, তাতে সাতটি নিউট্রিনোর বেগ পরিমাপ করে এবং গড়ে সেগুলোকে আলোর বেগে চলমান হিসেবে পায়। এই ফলাফল ছিল মে মাসে নির্ধারিত নিউট্রিনো-বেগ পরিমাপের একটি পরীক্ষামূলক পরিচালনার অংশ।

২০১২ সালের মে মাসে সিইআরএন একটি নতুন বান্চড-বিম পুনঃপরীক্ষা শুরু করে। এরপর ২০১২ সালের জুনে সিইআরএন ঘোষণা করে যে গ্রান সাসোর চারটি পরীক্ষা—OPERA, আইকারাস, LVD এবং বোরেক্সিনো—নিউট্রিনোর বেগ আলোর বেগের সঙ্গে সামঞ্জস্যপূর্ণ বলে পরিমাপ করেছে, যা নির্দেশ করে যে OPERA-র প্রাথমিক ফলাফলটি যন্ত্রগত ত্রুটির কারণে হয়েছিল।

এছাড়া, ফার্মিল্যাব জানায় যে MINOS প্রকল্পের জন্য ব্যবহৃত ডিটেক্টরগুলো উন্নীত করা হচ্ছে। ফার্মিল্যাবের বিজ্ঞানীরা তাদের সময় নির্ধারণ ব্যবস্থার ত্রুটিগুলো গভীরভাবে বিশ্লেষণ করে সীমা নির্ধারণ করেন। ২০১২ সালের জুন ৮ তারিখে MINOS ঘোষণা করে যে প্রাথমিক ফলাফল অনুযায়ী নিউট্রিনোর বেগ আলোর বেগের সঙ্গে সামঞ্জস্যপূর্ণ।
 পরিমাপ 
OPERA পরীক্ষা মূলত নিউট্রিনো কীভাবে বিভিন্ন পরিচয়ের মধ্যে রূপান্তরিত হয় তা নির্ণয়ের জন্য নকশা করা হয়েছিল, তবে Autiero উপলব্ধি করেন যে যন্ত্রপাতিগুলো নিউট্রিনোর বেগও সুনির্দিষ্টভাবে পরিমাপ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। এর আগে MINOS পরীক্ষায় ফার্মিল্যাব-এ প্রাপ্ত একটি ফলাফল দেখিয়েছিল যে এই ধরনের পরিমাপ প্রযুক্তিগতভাবে সম্ভব। OPERA-র নিউট্রিনো বেগ পরীক্ষার মূল নীতি ছিল নিউট্রিনোর ভ্রমণ-সময়ের সঙ্গে আলোর ভ্রমণ-সময়ের তুলনা করা। পরীক্ষায় নিউট্রিনোগুলো সিইআরএন থেকে উৎপন্ন হয়ে OPERA ডিটেক্টরের দিকে অগ্রসর হয়। গবেষকেরা শূন্যস্থানে আলোর বেগ দিয়ে এই দূরত্ব ভাগ করে নিউট্রিনোর প্রত্যাশিত ভ্রমণ-সময় নির্ণয় করেন। এরপর তারা এই প্রত্যাশিত মানের সঙ্গে পরিমাপিত ভ্রমণ-সময়ের তুলনা করেন।
 সারসংক্ষেপ 
OPERA দল পরিমাপের জন্য CERN থেকে LNGS পর্যন্ত ধারাবাহিকভাবে ভ্রমণকারী বিদ্যমান নিউট্রিনো রশ্মি, CERN Neutrinos to Gran Sasso beam, ব্যবহার করে। বেগ পরিমাপ করতে হলে নিউট্রিনোগুলি তাদের উৎস থেকে যেখানে সনাক্ত করা হয় সেখানে পৌঁছাতে যে দূরত্ব অতিক্রম করে এবং সেই দূরত্ব অতিক্রম করতে যে সময় নেয়, তা নির্ণয় করতে হয়। CERN-এর উৎসটি LNGS (Gran Sasso)-এর ডিটেক্টর থেকে -এরও বেশি দূরে অবস্থিত ছিল। পরীক্ষাটি জটিল ছিল, কারণ কোনো একক নিউট্রিনোর সময় সরাসরি মাপার উপায় ছিল না; ফলে আরও জটিল পদ্ধতি অবলম্বন করতে হয়। চিত্র ১-এ দেখানো হয়েছে, CERN ১০.৫ মাইক্রোসেকেন্ড (১০.৫ মিলিয়ন ভাগের এক সেকেন্ড) দৈর্ঘ্যের স্পন্দে প্রোটনকে গ্রাফাইট লক্ষ্যবস্তুর সঙ্গে সংঘর্ষ করিয়ে মধ্যবর্তী কণিকা উৎপন্ন করে, যা ক্ষয় হয়ে নিউট্রিনোতে পরিণত হয়। OPERA গবেষকেরা beam current transducer (BCT) নামক অংশ অতিক্রম করার সময় প্রোটনগুলো পরিমাপ করেন এবং ট্রান্সডিউসারের অবস্থানকেই নিউট্রিনোর সূচনাবিন্দু হিসেবে গ্রহণ করেন। প্রোটনগুলো বাস্তবে আরও প্রায় এক কিলোমিটার পরে নিউট্রিনো সৃষ্টি করে; কিন্তু প্রোটন ও মধ্যবর্তী কণিকা উভয়ই প্রায় আলোর বেগ-এ চলায়, এই অনুমানজনিত ত্রুটি গ্রহণযোগ্য মাত্রায় কম ছিল।

CERN এবং LNGS-এ থাকা ঘড়িগুলোকে সমলয় রাখতে হতো; এর জন্য গবেষকেরা উভয় স্থানে পারমাণবিক ঘড়ি দ্বারা সমর্থিত উচ্চমানের GPS রিসিভার ব্যবহার করেন। এই ব্যবস্থা প্রোটন স্পন্দ এবং সনাক্তকৃত নিউট্রিনো উভয়ের জন্য ২.৩ ন্যানোসেকেন্ড নির্ভুলতার সময়চিহ্ন প্রদান করত বলে দাবি করা হয়। কিন্তু এই সময়চিহ্ন সরাসরি ঘড়ির মতো পড়া যেত না। CERN-এ GPS সংকেত প্রথমে একটি কেন্দ্রীয় নিয়ন্ত্রণকক্ষের রিসিভারে পৌঁছাত এবং সেখান থেকে কেবল ও ইলেকট্রনিক যন্ত্রের মাধ্যমে নিউট্রিনো-রশ্মি নিয়ন্ত্রণকক্ষের কম্পিউটারে প্রেরিত হতো, যেখানে প্রোটন স্পন্দের পরিমাপ নথিবদ্ধ করা হতো (চিত্র ৩)। এই সরঞ্জামের বিলম্ব ছিল ১০,০৮৫ ন্যানোসেকেন্ড, এবং এই মানটি সময়চিহ্নের সঙ্গে যোগ করতে হতো। ট্রান্সডিউসার থেকে তথ্য ৫৮০ ন্যানোসেকেন্ড বিলম্বে কম্পিউটারে পৌঁছাত, এবং এই মানটি সময়চিহ্ন থেকে বিয়োগ করতে হতো। সব সংশোধন সঠিকভাবে নির্ধারণ করতে পদার্থবিদদের কেবলের সঠিক দৈর্ঘ্য এবং ইলেকট্রনিক যন্ত্রগুলোর ল্যাটেন্সি নির্ভুলভাবে পরিমাপ করতে হয়। ডিটেক্টর-পক্ষে নিউট্রিনো তাদের উৎপন্ন আলোর মাধ্যমে নয়, বরং সৃষ্ট আধানের মাধ্যমে সনাক্ত করা হয়; ফলে সময় নির্ধারণ শৃঙ্খলের অংশ হিসেবে এখানেও কেবল ও ইলেকট্রনিক যন্ত্র জড়িত ছিল। চিত্র ৪-এ OPERA ডিটেক্টর-পক্ষে প্রয়োগকৃত সংশোধনগুলো দেখানো হয়েছে।

যেহেতু নিউট্রিনোগুলোকে সুনির্দিষ্টভাবে তাদের উৎপাদক প্রোটনের সঙ্গে মিলিয়ে অনুসরণ করা সম্ভব ছিল না, তাই একটি গড় নির্ণয় পদ্ধতি ব্যবহার করতে হয়। গবেষকেরা মাপা প্রোটন স্পন্দগুলো যোগ করে একটি স্পন্দের ভেতরে পৃথক প্রোটনগুলোর সময়গত গড় বণ্টন নির্ণয় করেন। Gran Sasso-তে নিউট্রিনো সনাক্ত হওয়ার সময়গুলো চিত্রায়িত করে আরেকটি বণ্টন তৈরি করা হয়। দুটি বণ্টনের আকার একই রকম হওয়ার কথা, তবে ২.৪ মিলিসেকেন্ড দ্বারা পৃথক থাকার কথা—যা আলোর বেগে ঐ দূরত্ব অতিক্রম করতে প্রয়োজনীয় সময়। পরীক্ষকেরা সর্বাধিক সম্ভাব্যতা অ্যালগরিদম ব্যবহার করে সেই সময়-সরন খুঁজে বের করেন, যা দুটি বণ্টনকে সর্বোত্তমভাবে মিলিত করে। এইভাবে নির্ণীত সরন—পরিসংখ্যানগতভাবে মাপা নিউট্রিনোর আগমনের সময়—প্রায় ৬০ ন্যানোসেকেন্ড কম ছিল ২.৪ মিলিসেকেন্ডের তুলনায়, যা নিউট্রিনোগুলো আলোর বেগে চললে লাগার কথা ছিল। পরবর্তী একটি পরীক্ষায় প্রোটন স্পন্দের প্রস্থ ৩ ন্যানোসেকেন্ডে নামিয়ে আনা হয়, যা বিজ্ঞানীদের প্রতিটি সনাক্তকৃত নিউট্রিনোর উৎপত্তিকাল সেই সীমার মধ্যে নির্ধারণ করতে সহায়তা করে।
 দূরত্ব পরিমাপ 
দূরত্ব নির্ণয় করা হয়েছিল একটি বৈশ্বিক স্থানাঙ্ক ব্যবস্থা (ETRF2000)-এ উৎস এবং ডিটেক্টর বিন্দুগুলোকে নির্ভুলভাবে স্থির করে। CERN-এর জরিপকারীরা GPS ব্যবহার করে উৎসের অবস্থান পরিমাপ করেন। ডিটেক্টর-পক্ষে, OPERA দল সাপিয়েঞ্জা ইউনিভার্সিটি অব রোম-এর একটি ভূ-জ্যামিতি দলের সঙ্গে কাজ করে GPS এবং প্রচলিত মানচিত্রায়ন পদ্ধতির মাধ্যমে ডিটেক্টরের কেন্দ্র নির্ধারণ করে। ভূমির উপরিভাগের GPS অবস্থানকে ভূগর্ভস্থ ডিটেক্টরের স্থানাঙ্কের সঙ্গে সংযুক্ত করতে পরীক্ষাগারে প্রবেশপথের সড়কে আংশিকভাবে যান চলাচল বন্ধ রাখতে হয়। দুই স্থানের পরিমাপ একত্র করে গবেষকেরা ৭৩০ কিমি পথের মধ্যে ২০ সেন্টিমিটার নির্ভুলতায় দূরত্ব নির্ণয় করেন।

 ভ্রমণকাল পরিমাপ 

নিউট্রিনোর ভ্রমণকাল নির্ণয় করতে হলে তাদের সৃষ্টির সময় এবং সনাক্ত হওয়ার সময় অনুসরণ করতে হতো, এবং উভয় সময়কে সমলয়ে রাখতে একটি সাধারণ ঘড়ি ব্যবহার করতে হতো। চিত্র ১-এ দেখানো হয়েছে যে সময় পরিমাপ ব্যবস্থায় CERN-এ নিউট্রিনোর উৎস, LNGS (Gran Sasso)-এ ডিটেক্টর এবং উভয়ের জন্য সাধারণ একটি উপগ্রহ-ভিত্তিক উপাদান অন্তর্ভুক্ত ছিল। সাধারণ ঘড়িটি ছিল এমন একাধিক GPS উপগ্রহের সময় সংকেত, যা CERN এবং LNGS উভয় স্থান থেকেই দৃশ্যমান ছিল। CERN-এর বিম-বিভাগের প্রকৌশলীরা OPERA দলের সঙ্গে কাজ করে CERN-এর উৎস থেকে OPERA ডিটেক্টরের ইলেকট্রনিক্সের ঠিক আগের একটি বিন্দু পর্যন্ত ভ্রমণকাল পরিমাপের ব্যবস্থা করেন, নির্ভুল GPS রিসিভার ব্যবহার করে। এর মধ্যে CERN-এ প্রোটন বিমের পারস্পরিক ক্রিয়ার সময় নির্ধারণ এবং পরবর্তীতে নিউট্রিনোতে ক্ষয়প্রাপ্ত মধ্যবর্তী কণিকার সৃষ্টিকাল নির্ধারণ অন্তর্ভুক্ত ছিল (দেখুন চিত্র ৩)।

OPERA-এর গবেষকেরা CERN-এর গণনায় অন্তর্ভুক্ত নয় এমন অবশিষ্ট বিলম্ব ও ক্যালিব্রেশন পরিমাপ করেন; এগুলো চিত্র ৪-এ দেখানো হয়েছে। নিউট্রিনোগুলো একটি ভূগর্ভস্থ পরীক্ষাগারে সনাক্ত করা হতো, কিন্তু GPS উপগ্রহের সাধারণ ঘড়ি কেবল ভূপৃষ্ঠে দৃশ্যমান ছিল। ভূপৃষ্ঠে নথিবদ্ধ ঘড়ির মান ৮ কিমি দীর্ঘ ফাইবার কেবলের মাধ্যমে ভূগর্ভস্থ ডিটেক্টরে প্রেরণ করতে হতো। সময় স্থানান্তরের সঙ্গে সংশ্লিষ্ট বিলম্বসমূহ গণনায় অন্তর্ভুক্ত করতে হয়। ত্রুটি কতটা পরিবর্তিত হতে পারে (ত্রুটির মান বিচ্যুতি) তা বিশ্লেষণের জন্য গুরুত্বপূর্ণ ছিল এবং সময় শৃঙ্খলের প্রতিটি অংশের জন্য আলাদাভাবে নির্ণয় করতে হতো। সামগ্রিক গণনার অংশ হিসেবে ফাইবারের দৈর্ঘ্য ও তার ফলস্বরূপ বিলম্ব পরিমাপের জন্য বিশেষ কৌশল ব্যবহৃত হয়।

এছাড়াও, প্রচলিত GPS-এর ১০০ ন্যানোসেকেন্ড রেজোলিউশন থেকে মেট্রোলজি পরীক্ষাগারসমূহ যে ১ ন্যানোসেকেন্ড পরিসরে পৌঁছাতে পারে, সেই নির্ভুলতা অর্জনের জন্য OPERA গবেষকেরা Septentrio-এর নির্ভুল PolaRx2eTR GPS টাইমিং রিসিভার ব্যবহার করেন, এবং ঘড়িগুলোর মধ্যে সামঞ্জস্য যাচাই (সময় ক্যালিব্রেশন পদ্ধতি) সম্পাদন করেন, যা common-view time transfer সম্ভব করে। PolaRx2eTR একটি পারমাণবিক ঘড়ি এবং প্রতিটি গ্লোবাল ন্যাভিগেশন স্যাটেলাইট সিস্টেম উপগ্রহের ঘড়ির মধ্যকার সময় অফসেট পরিমাপ করতে সক্ষম ছিল। ক্যালিব্রেশনের জন্য যন্ত্রপাতি সুইস মেট্রোলজি ইনস্টিটিউট (METAS)-এ নেওয়া হয়। এছাড়াও, GPS সময় যাচাই এবং এর নির্ভুলতা বাড়ানোর জন্য LNGS ও CERN উভয় স্থানেই অত্যন্ত স্থিতিশীল সিজিয়াম ঘড়ি স্থাপন করা হয়। OPERA যখন আলোকাতিরিক্ত ফলাফল পায়, তখন সময় ক্যালিব্রেশন পুনরায় যাচাই করা হয়—একজন CERN প্রকৌশলী এবং জার্মান মেট্রোলজি ইনস্টিটিউট (PTB) উভয়ের দ্বারা। শেষ পর্যন্ত উড্ডয়নকাল (time-of-flight) ১০ ন্যানোসেকেন্ড নির্ভুলতায় পরিমাপ করা হয়। চূড়ান্ত ত্রুটি-সীমা পৃথক অংশগুলোর ত্রুটির বিচ্যুতি একত্র করে নির্ণয় করা হয়।
 বিশ্লেষণ 
OPERA দল বিভিন্ন উপায়ে এবং ভিন্ন পরীক্ষামূলক পদ্ধতি ব্যবহার করে ফলাফল বিশ্লেষণ করে। সেপ্টেম্বর মাসে প্রকাশিত প্রাথমিক প্রধান বিশ্লেষণের পর নভেম্বর মাসে আরও তিনটি বিশ্লেষণ প্রকাশ করা হয়। নভেম্বরের প্রধান বিশ্লেষণে বিদ্যমান সব তথ্য পুনর্বিশ্লেষণ করা হয়, যাতে অন্যান্য প্রভাব—যেমন স্যাগনাক প্রভাব, যেখানে পৃথিবীর ঘূর্ণন নিউট্রিনোর অতিক্রান্ত দূরত্বকে প্রভাবিত করে—এসবের জন্য সমন্বয় করা যায়। এরপর একটি বিকল্প বিশ্লেষণে নিউট্রিনোর সৃষ্টিকালের সঙ্গে তাদের মিল নির্ধারণের জন্য ভিন্ন একটি মডেল গ্রহণ করা হয়। নভেম্বরের তৃতীয় বিশ্লেষণটি একটি ভিন্ন পরীক্ষামূলক বিন্যাস (‘rerun’) কেন্দ্র করে, যেখানে নিউট্রিনো সৃষ্টির পদ্ধতি পরিবর্তন করা হয়।

প্রাথমিক বিন্যাসে প্রতিটি সনাক্তকৃত নিউট্রিনো  ন্যানোসেকেন্ড (১০.৫ মাইক্রোসেকেন্ড) সময়পরিসরের কোনো এক মুহূর্তে উৎপন্ন হয়েছিল বলে ধরা হয়, কারণ নিউট্রিনো উৎপাদনকারী প্রোটন বিম স্পিলের স্থায়িত্ব ছিল এতটুকু। স্পিলের ভেতরে নিউট্রিনো সৃষ্টির সময় আরও নির্দিষ্টভাবে পৃথক করা সম্ভব ছিল না। তাই তাদের প্রধান পরিসংখ্যানগত বিশ্লেষণে OPERA দল CERN-এ প্রোটন তরঙ্গরূপের একটি মডেল তৈরি করে, বিভিন্ন তরঙ্গরূপ একত্র করে এবং বিভিন্ন সময়ে নিউট্রিনো নির্গমনের সম্ভাবনা অঙ্কন করে (নিউট্রিনো নির্গমন সময়ের বৈশ্বিক সম্ভাব্যতা ঘনত্ব ফাংশন)। এরপর এই চিত্রটির সঙ্গে সনাক্তকৃত  নিউট্রিনোর আগমনের সময়ের একটি চিত্র তুলনা করা হয়। এই তুলনা নির্দেশ করে যে নিউট্রিনোগুলো শূন্যস্থানে আলোর বেগে চললে যত সময় লাগার কথা ছিল, তার তুলনায় ৫৭.৮ ন্যানোসেকেন্ড আগে ডিটেক্টরে পৌঁছেছে। একটি বিকল্প বিশ্লেষণে প্রতিটি সনাক্তকৃত নিউট্রিনোকে তার সংশ্লিষ্ট প্রোটন স্পিলের তরঙ্গরূপের সঙ্গে মিলিয়ে দেখা হয় (বৈশ্বিক সম্ভাব্যতা ঘনত্ব ফাংশনের পরিবর্তে); এতে প্রায় ৫৪.৫ ন্যানোসেকেন্ডের সামঞ্জস্যপূর্ণ ফল পাওয়া যায়।

নভেম্বরের প্রধান বিশ্লেষণ, যেখানে ৫৭.৮ ন্যানোসেকেন্ড পূর্বে আগমনের ফল পাওয়া যায়, তা পর্যবেক্ষক পক্ষপাত এড়াতে ‘blind’ পদ্ধতিতে পরিচালিত হয়। এতে বিশ্লেষণকারীরা যেন অজান্তে প্রত্যাশিত মানের দিকে ফল সামঞ্জস্য না করেন, তা নিশ্চিত করা হয়। এ উদ্দেশ্যে প্রথমে ২০০৬ সালের পুরোনো ও অসম্পূর্ণ দূরত্ব ও বিলম্বের মান ব্যবহার করা হয়। চূড়ান্ত সংশোধন মান তখনও অজানা থাকায় মধ্যবর্তী প্রত্যাশিত ফলও অজানা ছিল। এই ‘blind’ অবস্থায় পরিমাপ তথ্য বিশ্লেষণ করে নিউট্রিনোর আগমন ১০৪৩.৪ ন্যানোসেকেন্ড আগে বলে প্রতীয়মান হয়। পরে প্রকৃত ও সম্পূর্ণ ত্রুটির উৎস বিবেচনায় নিয়ে তথ্য পুনর্বিশ্লেষণ করা হয়। যদি নিউট্রিনো ও আলোর বেগ সমান হতো, তবে সংশোধনের জন্য ১০৪৩.৪ ন্যানোসেকেন্ড বিয়োগমান পাওয়ার কথা ছিল। কিন্তু প্রকৃত বিয়োগমান ছিল মাত্র ৯৮৫.৬ ন্যানোসেকেন্ড, যা প্রত্যাশিত সময়ের তুলনায় ৫৭.৮ ন্যানোসেকেন্ড পূর্বে আগমনের সমতুল্য।

ফলাফলের দুটি দিক নিউট্রিনো গবেষণা সম্প্রদায়ের মধ্যে বিশেষভাবে সমালোচনার মুখে পড়ে: GPS সমলয় ব্যবস্থা এবং নিউট্রিনো উৎপাদনকারী প্রোটন বিম স্পিলের প্রোফাইল। দ্বিতীয় উদ্বেগটি নভেম্বরের rerun-এ সমাধান করার চেষ্টা করা হয়। এই বিশ্লেষণে OPERA বিজ্ঞানীরা একই বেসলাইন ব্যবহার করে একটি নতুন CERN প্রোটন বিমের মাধ্যমে পুনরায় পরিমাপ করেন, যা বিম সক্রিয়করণের সময় নিউট্রিনো উৎপাদনের সূক্ষ্ম বিবরণ—যেমন শক্তি বণ্টন বা উৎপাদনের হার—সম্পর্কে কোনো অনুমানের প্রয়োজন দূর করে। এই বিম ৩ ন্যানোসেকেন্ড দৈর্ঘ্যের প্রোটন স্পন্দ প্রদান করে, যেগুলোর মধ্যে সর্বোচ্চ ৫২৪ ন্যানোসেকেন্ড ব্যবধান ছিল। ফলে একটি সনাক্তকৃত নিউট্রিনোকে তার উৎপাদক ৩ ন্যানোসেকেন্ড স্পন্দের সঙ্গে অনন্যভাবে মিলিয়ে নেওয়া সম্ভব হয় এবং তার ভ্রমণের শুরু ও শেষ সময় সরাসরি নথিবদ্ধ করা যায়। অতএব, এখন আর পরিসংখ্যানগত অনুমানের আশ্রয় না নিয়ে নিউট্রিনোর বেগ সরাসরি গণনা করা সম্ভব হয়।

উপরোক্ত চারটি বিশ্লেষণ—সেপ্টেম্বরের প্রধান বিশ্লেষণ, নভেম্বরের প্রধান বিশ্লেষণ, বিকল্প বিশ্লেষণ এবং rerun বিশ্লেষণ—ছাড়াও OPERA দল নিউট্রিনোর শক্তি অনুযায়ী তথ্যকে বিভক্ত করে এবং সেপ্টেম্বর ও নভেম্বরের প্রধান বিশ্লেষণের প্রতিটি সেটের জন্য ফল প্রকাশ করে। rerun বিশ্লেষণে নিউট্রিনোর সংখ্যা এত কম ছিল যে সেটিকে আরও বিভক্ত করা সম্ভব হয়নি।
 পদার্থবিজ্ঞান সম্প্রদায়ের প্রতিক্রিয়া 
নিউট্রিনোর আপাত আলোকাতিরিক্ত বেগ সম্পর্কে প্রাথমিক প্রতিবেদন প্রকাশের পর ক্ষেত্রটির অধিকাংশ পদার্থবিদ ফলাফল সম্পর্কে নীরবে সংশয়ী ছিলেন, তবে ‘অপেক্ষা করে দেখা’ নীতি গ্রহণে প্রস্তুত ছিলেন। পরীক্ষামূলক বিশেষজ্ঞরা পরিমাপের জটিলতা ও কঠিনতা সম্পর্কে সচেতন ছিলেন; তাই OPERA দলের সতর্কতা সত্ত্বেও অতিরিক্ত কোনো অচিহ্নিত পরিমাপ ত্রুটি থাকার সম্ভাবনা বাস্তব ছিল। তবে ব্যাপক আগ্রহের কারণে কয়েকজন সুপরিচিত বিশেষজ্ঞ প্রকাশ্যে মন্তব্য করেন। নোবেল পুরস্কার বিজয়ী স্টিভেন ওয়াইনবার্গ, জর্জ স্মুট III, এবং কার্লো রুব্বিয়া, এবং পরীক্ষার সঙ্গে সংশ্লিষ্ট নন এমন অন্যান্য পদার্থবিদ, যেমন মিচিও কাকু, পরীক্ষার নির্ভুলতা সম্পর্কে সংশয় প্রকাশ করেন, কারণ ফলাফলটি বহু অন্যান্য বিশেষ আপেক্ষিকতার পরীক্ষা-এর ফলাফলের সঙ্গে সামঞ্জস্যপূর্ণ দীর্ঘদিনের তত্ত্বকে চ্যালেঞ্জ করে। তবুও OPERA-এর মুখপাত্র এরেডিতাতো জানান যে পরীক্ষার ফল অকার্যকর প্রমাণ করার মতো কোনো ব্যাখ্যা তখনও কারও কাছে ছিল না।

নিউট্রিনোর বেগ নিয়ে পূর্ববর্তী পরীক্ষাগুলোও OPERA ফলাফলের গ্রহণযোগ্যতায় ভূমিকা রাখে। ঐ পরীক্ষাগুলোতে নিউট্রিনোর বেগ আলোর বেগ থেকে পরিসংখ্যানগতভাবে তাৎপর্যপূর্ণ বিচ্যুতি প্রদর্শন করেনি। উদাহরণস্বরূপ, অ্যাস্ট্রোনোমার রয়্যাল মার্টিন রিস এবং তাত্ত্বিক পদার্থবিদ লরেন্স ক্রাউস ও স্টিফেন হকিং উল্লেখ করেন যে নিউট্রিনোগুলো SN 1987A সুপারনোভা বিস্ফোরণ থেকে আলোর প্রায় একই সময়ে এসে পৌঁছেছিল, যা আলোর চেয়ে দ্রুত নিউট্রিনো বেগের পক্ষে নয়। CERN-এর তাত্ত্বিক পদার্থবিদ জন এলিস মনে করেন, OPERA ফলাফলকে SN 1987A পর্যবেক্ষণের সঙ্গে সামঞ্জস্যপূর্ণ করা কঠিন। এই সুপারনোভা পর্যবেক্ষণ ১০ MeV অ্যান্টি-নিউট্রিনোর বেগকে আলোর বেগের তুলনায় ২০ পার্টস পার বিলিয়ন (ppb)-এর কম সীমায় আবদ্ধ করে। এ কারণেই অধিকাংশ পদার্থবিদ সন্দেহ করেছিলেন যে OPERA দল সম্ভবত কোনো ত্রুটি করেছে।

পরীক্ষার সঙ্গে যুক্ত পদার্থবিদরা ফলাফলের ব্যাখ্যা দিতে বিরত থাকেন এবং তাদের প্রবন্ধে উল্লেখ করেন: 

তাত্ত্বিক পদার্থবিদ জিয়ান জিউদিচে, সের্গেই সিবিরিয়াকভ এবং আলেসান্দ্রো স্ট্রুমিয়া দেখান যে আলোকাতিরিক্ত নিউট্রিনো কোয়ান্টাম-যান্ত্রিক প্রভাবের ফলে ইলেকট্রন ও মিউনের বেগে কিছু অস্বাভাবিকতা সৃষ্টি করবে। এমন অস্বাভাবিকতা বিদ্যমান মহাজাগতিক রশ্মি-সংক্রান্ত তথ্য থেকেই বাতিল করা সম্ভব, যা OPERA ফলাফলের সঙ্গে সাংঘর্ষিক।

অ্যান্ড্রু কোহেন এবং শেলডন গ্লাশো পূর্বাভাস দেন যে আলোকাতিরিক্ত নিউট্রিনো শূন্যস্থান চেরেঙ্কভ প্রভাব-এর মাধ্যমে ইলেকট্রন ও পজিট্রন বিকিরণ করবে এবং শক্তি হারাবে; অর্থাৎ, আলোর চেয়ে দ্রুতগতির কণা ধারাবাহিকভাবে ধীরতর কণায় ক্ষয় হবে। কিন্তু এই শক্তি-ক্ষয় OPERA পরীক্ষায় কিংবা একই CNGS বিম ব্যবহারকারী সহ-অবস্থিত ICARUS পরীক্ষা-এ দেখা যায়নি। এই অমিলকে কোহেন ও গ্লাশো OPERA তথ্যের আলোকাতিরিক্ত ব্যাখ্যার জন্য “একটি তাৎপর্যপূর্ণ চ্যালেঞ্জ” হিসেবে দেখেন।

অস্বাভাবিকতা নিয়ে আরও বহু বৈজ্ঞানিক প্রবন্ধ arXiv প্রিপ্রিন্ট হিসেবে বা সহকর্মী মূল্যায়নকৃত সাময়িকীতে প্রকাশিত হয়। এর কিছু ফলাফলটির সমালোচনা করে, আবার কিছু বিশেষ আপেক্ষিকতা ও মানক মডেল-কে প্রতিস্থাপন বা সম্প্রসারণ করে তাত্ত্বিক ব্যাখ্যা খোঁজার চেষ্টা করে।Resource list at INFN SuperLuminal Neutrino, archived from the original on September 2, 2012
 OPERA সহযোগিতার অভ্যন্তরীণ আলোচনা 
প্রাথমিক ঘোষণার পরবর্তী মাসগুলোতে OPERA সহযোগিতার মধ্যে উত্তেজনা দেখা দেয়। ত্রিশেরও বেশি দলনেতার মধ্যে অনুষ্ঠিত অনাস্থা ভোট ব্যর্থ হয়, তবে মুখপাত্র এরেদিতাতো এবং পদার্থবিজ্ঞান সমন্বয়ক অউতিয়েরো তবুও ২০১২ সালের ৩০ মার্চ তাদের নেতৃত্বের পদ থেকে পদত্যাগ করেন। পদত্যাগপত্রে এরেদিতাতো দাবি করেন যে তাদের ফলাফলকে "অতিরিক্তভাবে চাঞ্চল্যকর করে উপস্থাপন করা হয়েছে এবং সবসময় ন্যায্য নয় এমন সরলীকরণের মাধ্যমে তুলে ধরা হয়েছে" এবং সহযোগিতার পক্ষে সাফাই গেয়ে বলেন, "OPERA সহযোগিতা সর্বদা বৈজ্ঞানিক কঠোরতার পূর্ণ অনুসরণে কাজ করেছে: ফলাফল ঘোষণা করার সময়ও এবং তার ব্যাখ্যা দেওয়ার সময়ও।"
 রাজনৈতিক বিতর্ক 
আবিষ্কারের পরিপ্রেক্ষিতে শিক্ষা মন্ত্রী মারিয়াস্তেলা গেলমিনি একটি প্রেস বিজ্ঞপ্তি জারি করে পরীক্ষাটির প্রশংসা করেন এবং দুই গবেষণাগারের মধ্যে একটি সুড়ঙ্গ নির্মাণে তার সরকারের অর্থায়নের জন্য কৃতিত্ব দাবি করেন। পরীক্ষাটির জন্য অপ্রয়োজনীয় এই ধরনের কোনো প্রকৃত সুড়ঙ্গ কখনোই বিদ্যমান ছিল না, এবং ওই প্রেস বিজ্ঞপ্তিটি ইতালিতে বহু মাস ধরে রসিকতার উৎসে পরিণত হয়। 
 আরও দেখুন 
 নিউট্রিনোর বেগের পরিমাপ
 জিএসআই অস্বাভাবিকতা

 টীকা 

 তথ্যসূত্র 









...

 বহিঃসংযোগ 
 OPERA: What Went Wrong
 OPERA ফলাফল নিয়ে বিবিসি প্রামাণ্যচিত্র
 OPERA প্রধান পৃষ্ঠা 
 সিইআরএন-এ CNGS নিউট্রিনো রশ্মি
 OPERA প্রকাশনা
 দারিও অউতিয়েরোর উপস্থাপনায় OPERA নিউট্রিনো অস্বাভাবিকতার ওয়েবকাস্ট
 OPERA ফলাফলকে উদ্ধৃতকারী গবেষণা
 দ্য নেট অ্যাডভান্স অব ফিজিক্স-এর সম্পদ তালিকা
 OPERA-সম্পর্কিত arXiv প্রবন্ধসমূহের আরেকটি সারাংশ
 CERN OPERA নিউট্রিনো আলোর চেয়ে দ্রুতগামী, ২২ সেপ্টেম্বর ২০১১, ইউটিউব
 নিউট্রিনো নিয়ে CERN সাক্ষাৎকার: আলোর চেয়ে দ্রুত? আইনস্টাইন কি ভুল ছিলেন?! HD, ইউটিউব, ২৩ সেপ্টেম্বর ২০১১
 সময় স্থানান্তর যাচাই নিয়ে CERN/LNGS গবেষকদের আলোচনা 

বিভাগ:প্রায়োগিক কণাপদার্থবিজ্ঞান
বিভাগ:নিউট্রিনো পরীক্ষা
বিভাগ:বিজ্ঞানে ২০১১
বিভাগ:আলোর চেয়ে দ্রুত ভ্রমণ
বিভাগ:স্ট্যান্ডার্ড মডেলের অতিরিক্ত পদার্থবিজ্ঞান
বিভাগ:সিইআরএন