নিউট্রিনো জ্যোতির্বিজ্ঞান

নিউট্রিনো জ্যোতির্বিজ্ঞান জ্যোতির্বিজ্ঞানের একটি শাখা যেখানে মহাকাশের নভোবস্তুগুলি থেকে নিঃসৃত নিউট্রিনো কণাগুলিকে ভূপৃষ্ঠে স্থাপিত বিশেষ মানমন্দিরের নিউট্রিনো শনাক্তকরণ যন্ত্রের সাহায্যে পর্যবেক্ষণ ও অধ্যয়ন করে সেই নভোবস্তুগুলি সম্পর্কে তথ্য আহরণ করা হয়। এটি জ্যোতির্কণা পদার্থবিজ্ঞান শাস্ত্রের একটি উদীয়মান ক্ষেত্র যেটি মহাবিশ্বের উচ্চ-শক্তি ও অ-তাপীয় প্রক্রিয়াগুলি সম্পর্কে অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করে।
নিউট্রিনো হল প্রায় ভরহীন ও বৈদ্যুতিকভাবে নিরপেক্ষ বা আধানহীন এক ধরনের মৌলিক কণা। এগুলি কতগুলি বিশেষ ধরনের তেজস্ক্রিয় ক্ষয় প্রক্রিয়ার কারণে সৃষ্টি হয়। তেজস্ক্রিয় ক্ষয় এক ধরনের পারমাণবিক কেন্দ্রীণ বিক্রিয়া; উদাহরণস্বরূপ সূর্যের অভ্যন্তরে বা উচ্চ-শক্তির জ্যোতির্বৈজ্ঞানিক ঘটনা, পারমাণবিক চুল্লী কিংবা মহাজাগতিক রশ্মিগুলি পৃথিবীর বায়ুমণ্ডলের পরমাণুর সাথে সংঘর্ষে লিপ্ত হলে এটি সংঘটিত হয়। নিউট্রিনোগুলির সাথে পদার্থের আন্তঃক্রিয়া বিরল (ঘটলেও তা কেবলমাত্র দুর্বল কেন্দ্রীণ বলের মাধ্যমে ঘটে থাকে)। এগুলি সরলরেখা ধরে প্রায় আলোর বেগে ভ্রমণ করে এবং তাৎপর্যপূর্ণরূপে শোষিত না হয়ে কিংবা চৌম্বক ক্ষেত্রের দ্বারা পথবিচ্যুত না হয়েই বিপুল পরিমাণ পদার্থকে ভেদ করে চলে যেতে পারে। এগুলির ফোটন কণার মতো গতিপথ থেকে বিক্ষিপ্ত হওয়ার ঘটনা অত্যন্ত বিরল। কিন্তু ফোটন কণার মতো এগুলিও মহাবিশ্বে সর্বাধিক বিদ্যমান কণাগুলির একটি। এই কারণে আলোকীয় দূরবীক্ষণ যন্ত্রের দ্বারা অভিগম্য নয়, এমন সব প্রক্রিয়া পর্যবেক্ষণ করার জন্য নিউট্রিনো কণাগুলি একটি অনন্য সুযোগ করে দিয়েছে। সূর্যের কেন্দ্রমণ্ডলের বিক্রিয়াগুলি এর মধ্যে পড়ে। সূর্যের কেন্দ্রমণ্ডলে যে নিউট্রিনোগুলির সৃষ্টি হয়, সেগুলি শোষিত হয় না বললেই চলে, তাই এগুলির বিপুল পরিমাণে সূর্য থেকে বেরিয়ে আসে এবং পৃথিবীতে এসে পৌঁছায়। এছাড়া আধানযুক্ত কণাভিত্তিক মহাজাগতিক রশ্মিগুলির তুলনায় নিউট্রিনো কণাগুলি অধিকতর শক্তিশালী নির্দেশক দিক প্রধান করে।
আন্তঃক্রিয়া করে না বলে নিউট্রিনোগুলিকে শনাক্ত করা খুবই দুরূহ। এগুলিকে শনাক্ত করতে হলে বিজ্ঞানীদেরকে তাদের নিউট্রিনো শনাক্তকারক যন্ত্রগুলিতে মহাজাগতিক রশ্মিরোধক ঢাল ব্যবহার করতে হয়, কেননা মহাজাগতিক রশ্মিগুলি কয়েক শত মিটার গভীর শিলাকেও ভেদ করতে পারে। এর বিপরীতে নিউট্রিনো কণাগুলি শোষিত না হয়েই একটি সম্পূর্ণ গ্রহকে ভেদ করে চলে যেতে পারে, অনেকটা "ভূতুড়ে কণা"-র মতো। এজন্য নিউট্রিনো শনাক্তকারক যন্ত্রগুলিকে ভূগর্ভে কয়েক শত মিটার গভীরতায়, সাধারণত কোনও খনির তলদেশে স্থাপন করা হয়। সেখানে একটি নিউট্রিনো শনাক্তকারক তরল যেমন ক্লোরিন-সমৃদ্ধ দ্রবণ রাখা হয়; নিউট্রিনো কণাগুলি ঐ দ্রবণের ক্লোরিন সমস্থানিকের সাথে বিক্রিয়া করে তেজস্ক্রিয় আর্গন উৎপাদন করে। এছাড়া গ্যালিয়াম থেকে জার্মেনিয়ামে রূপান্তরভিত্তিক শনাক্তকরণ কৌশলটিও ব্যবহার করা হয়েছে। দক্ষিণ মেরুর অ্যান্টার্কটিকাতে ২০১০ সালে নির্মিত আইসকিউব নিউট্রনো মানমন্দিরটি পৃথিবীর সর্ববৃহৎ নিউট্রিনো শনাক্তকারক। এটি এক ঘনকিলোমিটার আয়তনের গভীর, অতি-স্বচ্ছ বরফের স্তরের নিচে ভূপৃষ্ঠ থেকে ৫০০ মিটার গভীরতায় হাজার হাজার আলোক-সুবেদী গ্রাহক নিয়ে গঠিত। একটিমাত্র নিউট্রিনো কণা কোনও পরমাণুর অভ্যন্তরের একটি প্রোটন বা নিউট্রন কণার সাথে সংঘর্ষে লিপ্ত হওয়ার কারণে উৎপাদিত আহিত কণাগুলি থেকে যে আলো নিঃসরিত হয়, এগুলি সেই আলো শনাক্ত করতে পারে। এই নিউক্লীয় বিক্রিয়াটি উচ্চ গতিবেগে ভ্রাম্যমাণ অনেকগুলি গৌণ কণা উৎপাদন করে, যেগুলি এক ধরনের নীল আলো নিঃসরণ করে, যার নাম দেওয়া হয়েছে চেরেনকভ বিকিরণ। বিশ্বের অন্যান্য কয়েকটি গুরুত্বপূর্ণ নিউট্রিনো শনাক্তকারক ব্যবস্থার মধ্যে জাপানের সুপার-কামিওকান্দে ও ভূমধ্যসাগরীয় অঞ্চলের আন্তারেস (ANTARES) ও কেএম৩নেট (KM3NeT) বিশেষভাবে উল্লেখ্য।
যেহেতু নিউট্রিনো কণাগুলি দুর্বলরূপে আন্তঃক্রিয়াশীল, সে কারণে নিউট্রিনো শনাক্তকারক যন্ত্রগুলিতে নিউট্রিনো কণার জন্য অনেক বৃহৎ ভরবিশিষ্ট (প্রায়শই হাজার হাজার টন ভর) লক্ষ্যবস্তু উপস্থিত থাকে। এছাড়া শনাক্তকারক যন্ত্রগুলিতে পটভূমিক অপসংকেত দূর করার জন্য অবশ্যই ঢাল ও কার্যকর নির্দেশনাসামগ্রী (সফটওয়্যার) ব্যবহার করতে হয়। যেহেতু নিউট্রিনো কণাগুলিকে শনাক্ত করা দুরূহ, তাই অদ্যাবধি এই পদ্ধতি ব্যবহার করে মহাবিশ্বের নভোবস্তুগুলির মধ্যে কেবলমাত্র সূর্য ও ১৯৮৭ সালে বিস্ফোরিত এসএন১৯৮৭এ নামক অতিনবতারাটিকে অধ্যয়ন করা হয়েছে। বিজ্ঞানীরা এর আগে ভবিষ্যদ্বাণী করেছিলেন যে অতিনবতারা বিস্ফোরণের ফলে নিউট্রিনো কণার ঝলক উৎপাদিত হতে পারে, এবং ১৯৮৭এ অতিনবতারাটি থেকে অনুরূপ একটি ঝলক শনাক্ত করা সম্ভব হয়।
ভবিষ্যতে নিউট্রিনো জ্যোতির্বিজ্ঞানের বদৌলতে মহাবিশ্বের অন্যান্য অনেক দিক আবিষ্কার করার সুযোগ আছে, যেগুলির মধ্যে সমপাতিত মহাকর্ষীয় তরঙ্গ, গামা রশ্মি ঝলক, মহাজাগতিক নিউট্রিনো পটভূমি, অতি-উচ্চ-শক্তির নিউট্রিনো কণাগুলির উৎস, নিউট্রিনোর বৈশিষ্ট্যাবলী (যেমন নিউট্রিনো ভরের স্তরক্রম), তমোপদার্থের ধর্মাবলী, ইত্যাদি উল্লেখ্য। আগামীতে নিউট্রিনো জ্যোতির্বিজ্ঞান বহু-বার্তাবাহক জ্যোতির্বিজ্ঞানের একটি অপরিহার্য অংশে পরিণত হবে এবং মহাকর্ষীয় জ্যোতির্বিজ্ঞান ও সনাতন দূরবীক্ষণভিত্তিক জ্যোতির্বিজ্ঞানের পরিপূরক হিসেবে কাজ করবে।