পদার্থবিজ্ঞানের অচলাবস্থা থেকে কীভাবে বেরিয়ে আসবেন?

পরবর্তী প্রজন্মের কণা সংঘর্ষের জন্য বিলিয়ন ডলার খরচ হবে। ইউরোপ এবং চীনে এই জাতীয় ডিভাইস তৈরির পরিকল্পনা রয়েছে, তবে বিজ্ঞানীরা প্রশ্ন তোলেন যে এটি অর্থবহ কিনা। হয়তো আমাদের পরীক্ষা এবং গবেষণার একটি নতুন উপায় সন্ধান করা উচিত যা পদার্থবিজ্ঞানে একটি যুগান্তকারী হতে পারে? 

স্ট্যান্ডার্ড মডেল বারবার নিশ্চিত করা হয়েছে, লার্জ হ্যাড্রন কোলাইডার (LHC) সহ, কিন্তু এটি পদার্থবিজ্ঞানের সমস্ত প্রত্যাশা পূরণ করে না। এটি অন্ধকার পদার্থ এবং অন্ধকার শক্তির অস্তিত্বের মতো রহস্য ব্যাখ্যা করতে পারে না বা কেন মাধ্যাকর্ষণ অন্যান্য মৌলিক শক্তি থেকে এত আলাদা।

বিজ্ঞান ঐতিহ্যগতভাবে এই ধরনের সমস্যাগুলির সাথে মোকাবিলা করে, এই অনুমানগুলি নিশ্চিত বা খণ্ডন করার একটি উপায় রয়েছে। অতিরিক্ত তথ্য সংগ্রহ - এই ক্ষেত্রে, ভাল টেলিস্কোপ এবং মাইক্রোস্কোপ থেকে, এবং হতে পারে সম্পূর্ণ নতুন, এমনকি বড় থেকে সুপার বাম্পার যা আবিষ্কারের সুযোগ তৈরি করবে সুপারসিমেট্রিক কণা।

2012 সালে, চাইনিজ একাডেমি অফ সায়েন্সেসের উচ্চ শক্তি পদার্থবিদ্যা ইনস্টিটিউট একটি বিশাল সুপার কাউন্টার তৈরির পরিকল্পনা ঘোষণা করেছে। পরিকল্পিত ইলেক্ট্রন পজিট্রন কোলাইডার (CEPC) এটির পরিধি হবে প্রায় 100 কিমি, LHC এর প্রায় চারগুণ (1) প্রতিক্রিয়া হিসাবে, 2013 সালে, LHC এর অপারেটর, অর্থাৎ CERN, একটি নতুন সংঘর্ষ ডিভাইসের জন্য তার পরিকল্পনা ঘোষণা করেছিল ফিউচার সার্কুলার কোলাইডার (FCC).

1. পরিকল্পিত CEPC, FCC এবং LHC অ্যাক্সিলারেটরের আকারের তুলনা।

যাইহোক, বিজ্ঞানী এবং প্রকৌশলীরা ভাবছেন যে এই প্রকল্পগুলি বিশাল বিনিয়োগের মূল্য হবে কিনা। চেন-নিং ইয়াং, কণা পদার্থবিদ্যায় নোবেল পুরস্কার বিজয়ী, তিন বছর আগে তার ব্লগে নতুন সুপারসিমেট্রি ব্যবহার করে সুপারসিমেট্রির চিহ্ন অনুসন্ধানের সমালোচনা করেছিলেন, এটিকে "অনুমান করার খেলা" বলে অভিহিত করেছিলেন। একটি খুব ব্যয়বহুল অনুমান. তিনি চীনের অনেক বিজ্ঞানীর দ্বারা প্রতিধ্বনিত হয়েছিলেন এবং ইউরোপে, বিজ্ঞানের আলোকিত ব্যক্তিরা FCC প্রকল্প সম্পর্কে একই চেতনায় কথা বলেছেন।

ফ্রাঙ্কফুর্টের ইনস্টিটিউট ফর অ্যাডভান্সড স্টাডির একজন পদার্থবিদ সাবিন হোসেনফেল্ডার গিজমোডোকে এটি জানিয়েছেন। -

আরও শক্তিশালী সংঘর্ষ তৈরির প্রকল্পের সমালোচকরা মনে করেন যে পরিস্থিতি যখন নির্মিত হয়েছিল তখন থেকে ভিন্ন। এটা আমরা এমনকি খুঁজছেন যে সময়ে পরিচিত ছিল বগস হিগস। এখন লক্ষ্য কম সংজ্ঞায়িত করা হয়. এবং হিগস আবিষ্কারকে সামঞ্জস্য করার জন্য আপগ্রেড করা লার্জ হ্যাড্রন কোলাইডার দ্বারা পরিচালিত পরীক্ষার ফলাফলে নীরবতা - 2012 সাল থেকে কোন যুগান্তকারী অনুসন্ধান ছাড়াই - কিছুটা অশুভ।

উপরন্তু, একটি সুপরিচিত, কিন্তু সম্ভবত সার্বজনীন নয়, সত্য যে আছে এলএইচসি-তে পরীক্ষা-নিরীক্ষার ফলাফল সম্পর্কে আমরা যা জানি তা তখন প্রাপ্ত তথ্যের মাত্র 0,003% বিশ্লেষণ থেকে আসে। আমরা শুধু আর সামলাতে পারিনি। এটা উড়িয়ে দেওয়া যায় না যে পদার্থবিদ্যার মহান প্রশ্নগুলির উত্তর যা আমাদের তাড়িত করে 99,997% এর মধ্যে রয়েছে যা আমরা বিবেচনা করিনি। তাই হয়তো অন্য একটি বড় এবং ব্যয়বহুল মেশিন তৈরি করতে আপনার এত বেশি প্রয়োজন নেই, তবে আরও অনেক তথ্য বিশ্লেষণ করার উপায় খুঁজে বের করতে হবে?

এটি বিবেচনা করার মতো, বিশেষত যেহেতু পদার্থবিদরা মেশিনের বাইরে আরও বেশি চাপ দেওয়ার আশা করেন। একটি দুই বছরের ডাউনটাইম (তথাকথিত) যা সম্প্রতি শুরু হয়েছে 2021 সাল পর্যন্ত কোলাইডারটিকে নিষ্ক্রিয় রাখবে, রক্ষণাবেক্ষণের অনুমতি দেবে (2) এটি 2023 সালে একটি বড় আপগ্রেড করার আগে, 2026 এর জন্য নির্ধারিত সমাপ্তির সাথে একই রকম বা কিছুটা উচ্চ শক্তিতে কাজ শুরু করবে।

এই আপগ্রেডের জন্য এক বিলিয়ন ডলার খরচ হবে (FCC এর পরিকল্পিত খরচের তুলনায় সস্তা), এবং এর লক্ষ্য একটি তথাকথিত তৈরি করা। উচ্চ উজ্জ্বলতা-LHC। 2030 সালের মধ্যে, এটি প্রতি সেকেন্ডে একটি গাড়ির সংঘর্ষের সংখ্যা দশগুণ বাড়িয়ে দিতে পারে।

2. LHC এ মেরামতের কাজ

এটি একটি নিউট্রিনো ছিল

এলএইচসি-তে সনাক্ত করা হয়নি এমন একটি কণা, যদিও এটি আশা করা হয়েছিল, WIMP এক্সটেনশন (-দুর্বলভাবে মিথস্ক্রিয়া বিশাল কণা) এগুলি হল কাল্পনিক ভারী কণা (10 GeV / s² থেকে বেশ কয়েকটি TeV / s² পর্যন্ত, যখন প্রোটন ভর 1 GeV / s² এর চেয়ে সামান্য কম) দুর্বল মিথস্ক্রিয়ার সাথে তুলনীয় বলের সাথে দৃশ্যমান পদার্থের সাথে যোগাযোগ করে। তারা অন্ধকার পদার্থ নামে একটি রহস্যময় ভর ব্যাখ্যা করবে, যা মহাবিশ্বে সাধারণ পদার্থের চেয়ে পাঁচগুণ বেশি সাধারণ।

এলএইচসি-তে, এই 0,003% পরীক্ষামূলক ডেটাতে কোনও WIMP পাওয়া যায়নি। যাইহোক, এর জন্য সস্তা পদ্ধতি আছে - উদাহরণস্বরূপ। XENON-NT পরীক্ষা (3), ইতালিতে গভীর ভূগর্ভস্থ তরল জেননের একটি বিশাল ভ্যাট এবং গবেষণা নেটওয়ার্কে খাওয়ানোর প্রক্রিয়ায়। জেননের আরেকটি বিশাল ভ্যাট, সাউথ ডাকোটাতে এলজেড, 2020 সালের প্রথম দিকে অনুসন্ধান শুরু হবে।

অতি সংবেদনশীল আল্ট্রাকোল্ড সেমিকন্ডাক্টর ডিটেক্টর সমন্বিত আরেকটি পরীক্ষা বলা হয় সুপারকেডিএমএস স্নোল্যাব, 2020 সালের প্রথম দিকে অন্টারিওতে ডেটা আপলোড করা শুরু করবে। সুতরাং অবশেষে 20 শতকের XNUMX-এর দশকে এই রহস্যময় কণাগুলির "শুট করার" সম্ভাবনা বাড়ছে।

উইম্পসই একমাত্র ডার্ক ম্যাটার নয় যা বিজ্ঞানীরা পরেছেন। পরিবর্তে, পরীক্ষাগুলি অক্ষ নামক বিকল্প কণা তৈরি করতে পারে যা নিউট্রিনোর মতো সরাসরি পর্যবেক্ষণ করা যায় না।

এটা খুব সম্ভবত পরবর্তী দশক নিউট্রিনো সম্পর্কিত আবিষ্কারের অন্তর্গত হবে। এগুলি মহাবিশ্বের সবচেয়ে সাধারণ কণাগুলির মধ্যে রয়েছে। একই সময়ে, অধ্যয়ন করা সবচেয়ে কঠিন এক, কারণ নিউট্রিনো সাধারণ পদার্থের সাথে খুব দুর্বলভাবে যোগাযোগ করে।

বিজ্ঞানীরা দীর্ঘদিন ধরে জানেন যে এই কণাটি তিনটি পৃথক তথাকথিত স্বাদ এবং তিনটি পৃথক ভর রাজ্যের সমন্বয়ে গঠিত - তবে তারা স্বাদের সাথে ঠিক মেলে না এবং প্রতিটি স্বাদ কোয়ান্টাম মেকানিক্সের কারণে তিনটি ভর অবস্থার সংমিশ্রণ। গবেষকরা আশা করেন যে এই ভরগুলির সঠিক অর্থ এবং প্রতিটি সুগন্ধ তৈরি করার জন্য যখন তারা একত্রিত হয় তখন তারা যে ক্রমানুসারে উপস্থিত হয় তা খুঁজে বের করবে। পরীক্ষা যেমন ক্যাথরিন জার্মানিতে, তাদের অবশ্যই আগামী বছরগুলিতে এই মানগুলি নির্ধারণের জন্য প্রয়োজনীয় ডেটা সংগ্রহ করতে হবে।

3. জেনন-এনটি ডিটেক্টর মডেল

নিউট্রিনোর অদ্ভুত বৈশিষ্ট্য রয়েছে। মহাকাশে ভ্রমণ, উদাহরণস্বরূপ, তারা স্বাদের মধ্যে দোদুল্যমান বলে মনে হচ্ছে। থেকে বিশেষজ্ঞরা জিয়াংমেন আন্ডারগ্রাউন্ড নিউট্রিনো অবজারভেটরি চীনে, যা পরের বছর কাছাকাছি পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্র থেকে নির্গত নিউট্রিনোর তথ্য সংগ্রহ শুরু করবে বলে আশা করা হচ্ছে।

এই ধরনের একটি প্রকল্প আছে সুপার-কামিওকান্দে, জাপানে পর্যবেক্ষণ দীর্ঘদিন ধরে চলছে। মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র তার নিজস্ব নিউট্রিনো পরীক্ষার সাইট তৈরি করা শুরু করেছে। এলবিএনএফ ইলিনয়ে এবং গভীরতায় নিউট্রিনো নিয়ে একটি পরীক্ষা গাUN় দক্ষিণ ডাকোটায়।

$1,5 বিলিয়ন মাল্টি-কান্ট্রি ফান্ডেড LBNF/DUNE প্রকল্পটি 2024 সালে শুরু হবে এবং 2027 সালের মধ্যে সম্পূর্ণরূপে চালু হবে বলে আশা করা হচ্ছে। নিউট্রিনোর গোপনীয়তা আনলক করার জন্য ডিজাইন করা অন্যান্য পরীক্ষা-নিরীক্ষা অন্তর্ভুক্ত এভিনিউ, টেনেসির ওক রিজ ন্যাশনাল ল্যাবরেটরিতে এবং সংক্ষিপ্ত বেসলাইন নিউট্রিনো প্রোগ্রাম, ফার্মিলাবে, ইলিনয়।

ঘুরে, প্রকল্পে কিংবদন্তি-200, 2021 সালে খোলার জন্য নির্ধারিত, নিউট্রিনোলেস ডাবল বিটা ক্ষয় নামে পরিচিত একটি ঘটনা অধ্যয়ন করা হবে। অনুমান করা হয় যে একটি পরমাণুর নিউক্লিয়াস থেকে দুটি নিউট্রন একই সাথে প্রোটনে ক্ষয়প্রাপ্ত হয়, যার প্রত্যেকটি ইলেক্ট্রন বের করে দেয় এবং , অন্য নিউট্রিনোর সংস্পর্শে আসে এবং ধ্বংস করে।

যদি এই ধরনের প্রতিক্রিয়া বিদ্যমান থাকে, তবে এটি প্রমাণ দেবে যে নিউট্রিনোগুলি তাদের নিজস্ব প্রতিপদার্থ, যা পরোক্ষভাবে প্রাথমিক মহাবিশ্ব সম্পর্কে অন্য একটি তত্ত্ব নিশ্চিত করে - ব্যাখ্যা করে কেন প্রতিপদার্থের চেয়ে বেশি পদার্থ রয়েছে।

পদার্থবিদরাও অবশেষে রহস্যময় অন্ধকার শক্তি অধ্যয়ন করতে চান যা স্থান ভেদ করে এবং মহাবিশ্বের সম্প্রসারণের দিকে নিয়ে যায়। ডার্ক এনার্জি স্পেকট্রোস্কোপি টুল (DESI) শুধুমাত্র গত বছর কাজ শুরু করেছে এবং 2020 সালে চালু হবে বলে আশা করা হচ্ছে। বড় সিনপটিক সার্ভে টেলিস্কোপ চিলিতে, ন্যাশনাল সায়েন্স ফাউন্ডেশন/ডিপার্টমেন্ট অফ এনার্জি দ্বারা চালিত, এই সরঞ্জাম ব্যবহার করে একটি পূর্ণাঙ্গ গবেষণা কার্যক্রম 2022 সালে শুরু হওয়া উচিত।

অন্যদিকে (4), যা বিদায়ী দশকের ইভেন্টে পরিণত হওয়ার জন্য নির্ধারিত ছিল, অবশেষে বিংশতম বার্ষিকীর নায়ক হয়ে উঠবে। পরিকল্পিত অনুসন্ধানগুলি ছাড়াও, এটি ছায়াপথ এবং তাদের ঘটনাগুলি পর্যবেক্ষণ করে অন্ধকার শক্তির অধ্যয়নে অবদান রাখবে।

4. জেমস ওয়েব টেলিস্কোপের ভিজ্যুয়ালাইজেশন

আমরা কি জিজ্ঞাসা করতে যাচ্ছি

সাধারণ অর্থে, পদার্থবিজ্ঞানের পরবর্তী দশক সফল হবে না যদি এখন থেকে দশ বছর ধরে আমরা একই উত্তরহীন প্রশ্ন জিজ্ঞাসা করি। এটা অনেক ভালো হবে যখন আমরা আমাদের কাঙ্খিত উত্তরগুলো পাব, কিন্তু সেই সাথে যখন সম্পূর্ণ নতুন প্রশ্ন উঠবে, কারণ আমরা এমন পরিস্থিতির উপর নির্ভর করতে পারি না যেখানে পদার্থবিদ্যা বলবে, "আমার আর কোনো প্রশ্ন নেই"।