বিগব্যাং এর পরের ২০ মিনিটের মধ্যে ঘটা নিউক্লিওসিন্থেসিসের একটি সঠিক মডেল তৈরি করা হল

বিগব্যাং এর এভিডেন্স রয়েছে প্রচুর। কিন্তু কিভাবে আমাদের এই ভালবাসার মহাবিশ্বটি এলো এর এক্স্যাক্ট ডিটেইলস এখনও রহস্যাবৃত।

একটি নির্দিষ্ট পর্যায় নিয়ে এখন ল্যাবে এক্সপেরিমেন্ট করা শুরু হয়েছে। এই পর্যায়টির নাম হল বিগব্যাং নিউক্লিওসিন্থেসিস। এটা হল সেই সময় যখন প্রথম নিউক্লিয়াস গঠিত হয়েছিল। এটা ঘটেছিল বিগব্যাং এর পরে এক সেকেন্ডের দশ ভাগের এক ভাগ সময় থেকে শুরু করে ২০ মিনিটের মধ্যে যখন মহাবিশ্বের তাপমাত্রা ছিল শূন্যের কয়েক বিলিয়ন ডিগ্রী সেন্টিগ্রেড উপরে।

সম্প্রতি এটা নিয়ে ফিজিকাল রিভিউ লেটার  জার্নালে একটি গবেষণা প্রকাশিত হয়েছে। এম আই টি এর গবেষক এবং গবেষণাপত্রটির কো-অথর উইলিয়াম ডেটমোল্ড দেখিয়েছেন কিভাবে তাদের ল্যাটিস কোয়ান্টাম ক্রোমোডাইনামিক্স নামক পদ্ধতির সাহায্যে বিগব্যাং এর পরের সেই নিউক্লিওসিন্থেসিস প্রক্রিয়াটি সঠিকভাবে পুনরায় তৈরি করা যায়। এটা কম্পিউটার দ্বারা তৈরি একটি মডেল।

ডেটমোল্ড বলেন, “এক্ষেত্রে এটা করার জন্য আপনাকে খুব হাই এনার্জি পার্টিকেল দিয়ে কাজ শুরু করতে হবে, যেটা ঠাণ্ডা হবে যেমনটা মহাবিশ্বের সম্প্রসারণের ফলে হয়। আর এর ফলে কোয়ার্ক এবং গ্লুওনের স্যুপ পেয়ে যাবে যেগুলো কিনা খুবন শক্তিশালী বা স্ট্রংলি ইন্টারেক্টিং পার্টিকেল। আর এরপর তারা প্রোটন এবং নিউট্রন তৈরি করবে। একবার আপনি প্রোটন ও নিউট্রন পেয়ে গেলে এর পরের ধাপে প্রোটন ও নিউট্রন একে অপরের সাথে যুক্ত হয়ে আরও জটিল জিনি তৈরি করা শুরু করবে। প্রথম দিকে এগুলো ডিউটেরন তৈরি করবে যা অন্যান্য নিউট্রন এবং প্রোটনের সাথে ইন্টারেক্ট করে আরও ভারি পদার্থ তৈরি করবে যেমন হিলিয়াম-৪ বা আলফা পারটিকেল”।

এক্ষেত্রে গবেষকগণ যে কোড ব্যবহার করেন তা ফান্ডামেন্টাল কোয়ার্ক এবং গ্লুওনদের মাঝের ইন্টারেকশন বা ক্রিয়াপ্রতিক্রিয়ার নকল করতে পারে। এই গ্লুওন হল স্ট্রং নিউক্লিয়ার ফোর্স এর বাহক। এরা আঠার বা “গ্লু” এর মত প্রোটন এবং নিউট্রনকে একত্রে জুড়ে রাখে বলে এদের নামকরণ করা হয়েছে, “গ্লুওন”। হিসাবকে কম্পিউটেশনালি চিপ বা সস্তা করার জন্য তারা কোয়ার্কের ভর তাদের আসল ভরের চেয়ে ১০ থেকে ২০ গুণ বেশি ধরেছেন।

ডেটমোল্ড বলেন, “প্রোটনের ভরের মত সরল বিষয়গুলোর জন্য, আমরা কেবল কোয়ার্কের ভরের ফিজিকাল মানগুলো বসিয়েছি এবং সেখান থেকে শুরু করি। কিন্তু এই রিয়েকশন বা বিক্রিয়াগুলো অনেক বেশি জটিল। আর তাই আমরা এখনই কোয়ার্কের আসল মান নিয়ে সম্পূর্ণ বিষয়টি নিয়ে কাজ করতে পারব না”।

যদিও এই হিসাব দিয়ে সঠিক ফিজিকাল নাম্বারগুলো পাওয়া যায় নি, কিন্তু এটা ডিরেক্ট ক্যালকুলেশনের দ্বারা সঠিকভাবে নিউক্লিওসিন্থেসিস প্রক্রিয়াটি তৈরি করতে ্পেরেছে। এটা আমাদের সামনে অন্যান্য প্রক্রিয়ার মান হিসাব করার একটি দরজা খুলে দিয়েছে যেগুলো এখনও এক্সপেরিমেন্টালি পরিমাপ করা হয় নি।

এই কার্যক্রমের ফলে আমরা দেখতে পেলাম যে আমরা কোয়ার্ক, গ্লুওন এবং তাদের ইন্টারেকশনের মত ফান্ডামেন্টাল কম্পোনেন্টকে ব্যবহার করে জটিল নিউক্লিয়ার রিয়েকশন এর সত্যিকারের প্রকৃতিটির মডেল প্রস্তুত করতে সক্ষম, তাও আবার কোন রকম অতিমাত্রায় সরলীকরণ ছাড়াই।

 

তথ্যসূত্র:

1. http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.115.132001
2. http://www.nersc.gov/news-publications/nersc-news/science-news/2016/a-peek-inside-the-first-moments-of-the-universe/
3. http://www.einstein-online.info/spotlights/BBN