নিউট্রিনো মিশন বড় মাইলফলক ছুঁয়েছে

ইউনিভার্সিটি অফ লিভারপুল-এর পদার্থবিজ্ঞানী সহ যুক্তরাজ্যের গবেষকদের ইনপুটকে ধন্যবাদ – কেন অ্যান্টিম্যাটারের চেয়ে অনেক বেশি পদার্থ রয়েছে – মহাবিশ্বের সবচেয়ে বড় রহস্যগুলির একটি বোঝার জন্য একটি বৈশ্বিক মিশনে একটি বড় উত্পাদন মাইলফলক অর্জন করা হয়েছে৷

মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে ডিপ আন্ডারগ্রাউন্ড নিউট্রিনো এক্সপেরিমেন্ট (DUNE) এর জন্য ইউকে টিম দ্বারা নির্মিত 137টি দৈত্যাকার নিউট্রিনো সেন্সরগুলির অর্ধেক এখন সম্পূর্ণ, যা পরীক্ষার উত্তর অনুসন্ধানের দিকে একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ চিহ্নিত করে৷

ইউনিভার্সিটি অফ লিভারপুল পদার্থবিদ, অধ্যাপক ক্রিস্টোস টোরামানিসের নেতৃত্বে, DUNE আন্তর্জাতিক বিজ্ঞান প্রকল্পের অংশ যা একবার সম্পূর্ণ হলে, ইউএস জুড়ে নিউট্রিনোর রশ্মি 1,300 কিলোমিটার পাঠাবে, কেন মহাবিশ্ব প্রতিপদার্থের পরিবর্তে পদার্থ দিয়ে তৈরি তা ব্যাখ্যা করার একটি মিশনে।

নিউট্রিনো এই রহস্যের সূত্র ধরে রাখতে পারে, সেইসাথে আমাদের মহাবিশ্ব কীভাবে কাজ করে সে সম্পর্কে অন্যান্য মৌলিক প্রশ্নগুলির জন্য।

Anode Plane Assemblies (APAs) নামে পরিচিত, এই দৈত্য সেন্সরগুলি DUNE এর বিশাল ভূগর্ভস্থ ডিটেক্টরের ভিতরে তরল আর্গনের সাথে নিউট্রিনো যোগাযোগ করলে উৎপন্ন ক্ষুদ্র বৈদ্যুতিক সংকেত সনাক্ত করবে।

লিভারপুল সিটি অঞ্চলের সাই-টেক ডারেসবারিতে অবস্থিত সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি ফ্যাসিলিটিস কাউন্সিলের (এসটিএফসি) ডারেসবারি ল্যাবরেটরিতে 25 জন প্রযুক্তিবিদ এবং প্রকৌশলীর একটি দল এপিএগুলি তৈরি করছে।

STFC টিম ল্যাঙ্কাস্টার, ম্যানচেস্টার, শেফিল্ড, সাসেক্স এবং ইম্পেরিয়াল কলেজ লন্ডনের বিশ্ববিদ্যালয়ের পাশাপাশি লিভারপুল বিশ্ববিদ্যালয়ের টিমের সাথে ঘনিষ্ঠ অংশীদারিত্বে কাজ করছে। সম্মিলিতভাবে তারা উপাদানগুলি অবদান রাখছে, গুণমান নিশ্চিত করতে অবদান রাখছে এবং বৈজ্ঞানিক নেতৃত্ব প্রদান করছে।

তারা বৃহত্তর DUNE-UK সহযোগিতার অংশ, যা 14টি বিশ্ববিদ্যালয় এবং দুটি জাতীয় পরীক্ষাগারকে একত্রিত করে, যুক্তরাজ্যের বিজ্ঞানী এবং প্রকৌশলীরা ডিটেক্টর সিস্টেম, সফ্টওয়্যার, কম্পিউটিং এবং এক্সিলারেটর অবকাঠামোতেও অবদান রাখে।

ফ্ল্যাগশিপ ইনস্ট্রুমেন্টেশন

DUNE এখন পর্যন্ত নির্মিত সবচেয়ে উচ্চাভিলাষী কণা-পদার্থবিজ্ঞানের পরীক্ষাগুলির মধ্যে একটি। এটি ইলিনয়ের ফার্মিলাব থেকে 1,300 কিলোমিটার দূরে সাউথ ডাকোটার স্যানফোর্ড আন্ডারগ্রাউন্ড রিসার্চ ফ্যাসিলিটিতে নিউট্রিনোর একটি বিম পাঠাবে।

এপিএগুলি হল DUNE-এর ফার ডিটেক্টর 1-এর প্রাথমিক রিডআউট উপাদান, যা তাদের পরীক্ষায় যুক্তরাজ্যের ফ্ল্যাগশিপ ইন্সট্রুমেন্টেশন অবদানগুলির মধ্যে একটি করে তুলেছে।

পরীক্ষার জন্য প্রয়োজনীয় 150টি APA-এর মধ্যে 137টি উৎপাদনের জন্য UK দায়ী।

অসাধারণ ইঞ্জিনিয়ারিং

প্রায় 6.3 মিটার লম্বা এবং 2.3 মিটার চওড়া, প্রতিটি APA মোটামুটি একটি দ্বিতল বিল্ডিংয়ের উচ্চতা এবং নির্ভুল প্রকৌশলের একটি অসাধারণ অংশ।

প্রতিটিতে প্রায় 24 কিলোমিটার চুল-পাতলা তামা-বেরিলিয়াম তার রয়েছে, যা তার বিশাল ফ্রেমে হাজার হাজার নির্ভুল সংযোগ দ্বারা ধারণ করে।

যখন একটি নিউট্রিনো তরল আর্গনের ভিতরে মিথস্ক্রিয়া করে, তখন এটি চার্জযুক্ত কণা তৈরি করে যা ডিটেক্টরে বৈদ্যুতিক সংকেত রেখে যায়।

এপিএ তারগুলি সেই সংকেতগুলি সনাক্ত করে, যা বিজ্ঞানীদের পুনর্গঠন করতে এবং নিউট্রিনোর বৈশিষ্ট্যগুলি অধ্যয়ন করতে দেয়।

সম্পূর্ণ APAs শেষ পর্যন্ত প্রায় এক মাইল ভূগর্ভে সানফোর্ড আন্ডারগ্রাউন্ড রিসার্চ ফ্যাসিলিটিতে ইনস্টল করা হবে, যেখানে DUNE এর ডিটেক্টরে হাজার হাজার টন তরল আর্গন থাকবে।

মৌলিক প্রশ্নের উত্তর

নিউট্রিনোগুলি মহাবিশ্বের সর্বাধিক প্রচুর কণাগুলির মধ্যে রয়েছে, তবে তারা খুব কমই পদার্থের সাথে যোগাযোগ করে, তাদের সনাক্ত করা অত্যন্ত কঠিন করে তোলে।

নিউট্রিনো এবং অ্যান্টিনিউট্রিনোর আচরণের তুলনা করে যখন তারা তাদের উত্স থেকে দূর ডিটেক্টরে ভ্রমণ করে, বিজ্ঞানীরা আশা করেন DUNE পদার্থবিদ্যার সবচেয়ে মৌলিক কিছু প্রশ্নের উত্তর দিতে সাহায্য করবে।

পরীক্ষাটি তদন্ত করবে:

• কেন বস্তু মহাবিশ্বে প্রতিপদার্থের উপর আধিপত্য বিস্তার করে
• কিভাবে নিউট্রিনো আচরণ করে এবং পরিবর্তিত হয় যখন তারা ভ্রমণ করে
• সুপারনোভা সহ বিস্ফোরিত নক্ষত্র থেকে নিউট্রিনো

ভূগর্ভস্থ সুবিধার গভীরতা ডিটেক্টরকে মহাজাগতিক রশ্মি এবং অন্যান্য ব্যাকগ্রাউন্ড রেডিয়েশন থেকে রক্ষা করতে সাহায্য করবে যা অত্যন্ত ক্ষীণ সংকেতগুলিতে হস্তক্ষেপ করতে পারে DUNE সনাক্ত করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে।

কর্মে সহযোগিতা

ইয়ান লাজারাস, STFC এর ডারেসবারি ল্যাবরেটরির প্রযুক্তি প্রধান, বলেছেন:

“এপিএ উত্পাদনের অর্ধেক পয়েন্টে পৌঁছানো জড়িত প্রত্যেকের জন্য একটি চমত্কার মাইলফলক। এগুলি ব্যতিক্রমীভাবে বড় এবং প্রযুক্তিগতভাবে ডিটেক্টর উপাদানগুলির চাহিদা, এবং এই পর্যায়ে পৌঁছানো দক্ষতা, যত্ন এবং দলের কাজ প্রতিফলিত করে যা প্রোগ্রামের প্রতিটি অংশে চলে গেছে৷

“ডারেসবারি ল্যাবরেটরিতে এপিএ তৈরি করা প্রকৌশলী থেকে শুরু করে, বিশ্ববিদ্যালয় দলগুলিকে উপাদান সরবরাহ করা, পরীক্ষা করা এবং বৈজ্ঞানিক দক্ষতা প্রদান করা, এটি একটি সত্যিকারের ইউকে-ব্যাপী প্রচেষ্টা।

“এই কাজটি DUNE-এর অংশ হিসাবে রূপ নিতে দেখে উত্তেজনাপূর্ণ, এবং এই আবিষ্কারক প্যানেলগুলি শেষ পর্যন্ত বিজ্ঞানীদের আমাদের মহাবিশ্ব সম্পর্কে কিছু বড় প্রশ্ন অনুসন্ধান করতে সহায়তা করবে।”

আবিষ্কারের অপেক্ষায়

অধ্যাপক ডেভ নিউবোল্ড, পূর্বে STFC-এর জাতীয় গবেষণাগারের নির্বাহী পরিচালক এবং DUNE UK-এর সিনিয়র দায়িত্বশীল কর্মকর্তা এবং এখন DUNE সহযোগিতার সহ-মুখপাত্র বলেছেন:

“APA দল তাদের উৎপাদনের অর্ধেক পয়েন্টে পৌঁছে একটি বিশাল মাইলফলক অর্জন করেছে। অনন্য এবং জটিল উপাদানগুলি যেগুলি এখন যুক্তরাজ্য থেকে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে তাদের পথ তৈরি করছে তা হল DUNE নিউট্রিনো ডিটেক্টরের একটি কেন্দ্রীয় উপাদান, এবং পরীক্ষার উচ্চাভিলাষী বৈজ্ঞানিক লক্ষ্যগুলিকে সমাধান করার জন্য অত্যাবশ্যক৷ এটা জেনে খুব ভালো লাগছে যে কর্মীদের শীঘ্রই প্রয়াসের মধ্য দিয়ে গভীর প্রশ্নের উত্তর দিতে হবে৷ ইউকে, শিল্প, পরীক্ষাগার এবং বিশ্ববিদ্যালয়ে।”

অদৃশ্য কণা প্রকাশ

একসাথে, এপিএ-তে থাকা হাজার হাজার তারগুলি বিজ্ঞানীদের নিউট্রিনো মিথস্ক্রিয়ায় উত্পাদিত কণার অবস্থান এবং গতিবিধি পুনর্গঠনের জন্য ব্যবহৃত তথ্য সরবরাহ করবে।

আজ অবধি, 8টি সম্পূর্ণ APA চূড়ান্ত পরীক্ষার জন্য ফার্মিলাবে পৌঁছেছে, দক্ষিণ ডাকোটার ভূগর্ভস্থ ডিটেক্টরে তাদের ইনস্টলেশনের আগে।

একটি উল্লেখযোগ্য পদক্ষেপ

যুক্তরাজ্যের 137টি APA-এর অর্ধেক এখন সম্পূর্ণ হয়ে গেছে, বাকি সমস্ত অ্যাসেম্বলিকে পরীক্ষায় পৌঁছে দেওয়ার জন্য কাজ অব্যাহত রয়েছে। অবশিষ্ট APA গুলি এপ্রিল/মে 2029-এ সম্পন্ন হওয়ার কথা এবং জানুয়ারী এবং নভেম্বর 2029-এর মধ্যে সাউথ ডাকোটায় ইনস্টলেশনের জন্য বিতরণ করা হবে৷

জাস্টিন ইভান্স, ইউনিভার্সিটি অফ ম্যানচেস্টার, DUNE-UK APA প্রকল্পের PI, বলেছেন: “এটি DUNE উপলব্ধির দিকে একটি বড় পদক্ষেপ৷ আমরা কণা পদার্থবিজ্ঞানের কিছু গভীরতম প্রশ্নের উত্তর দেওয়ার সম্ভাবনা সহ একটি ডিটেক্টর তৈরি করছি: কেন আমাদের মহাবিশ্ব পদার্থ দ্বারা প্রভাবিত, কীভাবে নিউট্রিনো আমাদের মৌলিক জ্ঞানের সাথে মানানসই হয়, এবং আমরা কী শিখতে পারি তা থেকে আমরা কী শিখতে পারি৷ সুপারনোভা

“DUNE বিশ্বের নেতৃস্থানীয় নিউট্রিনো পরীক্ষাগুলির মধ্যে একটি হবে, এবং এটি আবিষ্কারক দেখতে অত্যন্ত উত্তেজনাপূর্ণ যে এই বিজ্ঞানকে এখন আকার নিতে সক্ষম করবে।”

স্বস্তি এবং প্রত্যাশার অনুভূতি

প্রথম APA গুলি Daresbury-এ তৈরি করা হয়েছিল এবং 2018 সালের শুরুর দিকে CERN-এ পৌঁছে দেওয়া হয়েছিল যেখানে তারা ProtoDUNE প্রোটোটাইপ ডিটেক্টরে একীভূত হয়েছিল, লিভারপুল DUNE গ্রুপের প্রধান ক্রিস্টোস টুরামানিসের সহ-নেতৃত্বাধীন একটি প্রকল্প, যা DUNE ফার ডিটেক্টর ডিজাইন এবং এর কার্যকারিতা যাচাই করেছে। 2016 সাল থেকে দশজনের বেশি লিভারপুলের পদার্থবিদ, প্রকৌশলী এবং প্রযুক্তিবিদ এপিএ প্রকল্পে গুরুত্বপূর্ণ অবদান রেখেছেন।

প্রফেসর টুরামানিস বলেছেন: “2018-23 সালে APA-এর দায়িত্বে থাকা DUNE পদার্থবিজ্ঞানী হিসাবে আমি এই প্রধান মাইলফলক উদযাপন করতে পেরে রোমাঞ্চিত এবং পরবর্তী বিশ বা তারও বেশি বছরে DUNE থেকে যে আবিষ্কারগুলি বের হবে তার জন্য খুব উচ্ছ্বসিত৷ এটি হবে একটি দুর্দান্ত ধারাবাহিকতা যা লিপুর-পুলের ফান্ডিং প্রোগ্রামে বিশ্ব-প্রধান ভূমিকা পালন করছে৷ 1980 সাল থেকে প্রকৃতির প্রতিসাম্য এবং গত বিশ বছরে নিউট্রিনো পদার্থবিজ্ঞানে।”

ছবির ক্যাপশন: লিভারপুল পদার্থবিদ ক্রিস মজুমদার উন্নয়নে একটি এপিএ সহ
ক্রেডিট: STFC