জাপানি গবেষণাগারে অধরা টেট্রানিউট্রন আবিষ্কৃত হয়

একটি টেট্রানিউট্রন নামক একটি চার-নিউট্রন কণা, যা খুব সংক্ষিপ্তভাবে একটি "অনুরণন" হিসাবে গঠন করে, জাপানে গবেষকরা দেখেছেন যারা প্রোটনের সাথে অত্যন্ত নিউট্রন-সমৃদ্ধ নিউক্লিয়াসের সাথে সংঘর্ষ করেছে। সনাক্তকরণটি 5σ-এর চেয়ে বেশি পরিসংখ্যানগত তাত্পর্যে করা হয়েছিল, এটিকে কণা পদার্থবিদ্যায় একটি আবিষ্কারের জন্য থ্রেশহোল্ডের উপরে রেখেছিল। এটি অবিচ্ছিন্ন পারমাণবিক পদার্থের অস্তিত্ব থাকতে পারে কি না তার দীর্ঘস্থায়ী প্রশ্নের উত্তর দেয় এবং এটি আরও বহিরাগত - এবং সম্ভাব্য দীর্ঘজীবী - নিরপেক্ষ কণাগুলির জন্য অনুসন্ধানকে অনুপ্রাণিত করবে।

মুক্ত নিউট্রন প্রায় 15 মিনিটের মধ্যে দুর্বল মিথস্ক্রিয়া দ্বারা প্রোটন, ইলেকট্রন এবং অ্যান্টিনিউট্রিনোতে ক্ষয় হয়। যাইহোক, আবদ্ধ সিস্টেমে নিউট্রন নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে ক্ষয় হবে না। পারমাণবিক নিউক্লিয়াসে, উদাহরণস্বরূপ, নিউট্রন শক্তিশালী পারমাণবিক বল দ্বারা স্থিতিশীল রাখা হয়। নিউট্রন নক্ষত্রগুলোও স্থিতিশীল থাকে তাদের উপাদান নিউট্রনের উপর তীব্র মাধ্যাকর্ষণ প্রভাবের কারণে। ফলস্বরূপ, পদার্থবিজ্ঞানীরা কয়েক দশক ধরে ভাবছেন যে কেবলমাত্র নিউট্রন দিয়ে তৈরি নিউক্লিয়াস-সদৃশ কণার অস্তিত্ব থাকতে পারে, এমনকি ক্ষণস্থায়ী হলেও।

এই ধরনের সহজতম কণাটি হবে ডাইনিউট্রন - দুটি নিউট্রন সমন্বিত - তবে গণনা থেকে বোঝা যায় যে এটি আবদ্ধ হবে না। যাইহোক, ডাইনিউট্রন গঠনের সাথে যুক্ত শুধুমাত্র একটি সামান্য সম্ভাব্য শক্তি লাভ আছে। এটি পদার্থবিদদের আরও জটিল কণা যেমন ট্রাইনিউট্রন এবং টেট্রানিউট্রনের সন্ধান করতে উত্সাহিত করেছে, বিশেষত যেহেতু 20 শতকের শেষের দিকে তেজস্ক্রিয় আয়ন রশ্মি দিয়ে লক্ষ্যবস্তুতে বোমা হামলার প্রযুক্তি তৈরি হয়েছিল। 2002 সালে, ফ্রান্স এবং অন্যত্র গবেষকরা বেরিলিয়াম -14 এর সংঘর্ষে একটি টেট্রানিউট্রনের একটি আপাত স্বাক্ষর রিপোর্ট করেছেন। একাধিক পরবর্তী তাত্ত্বিক বিশ্লেষণ, তবে, পরামর্শ দিয়েছে যে আবদ্ধ টেট্রানিউট্রন গবেষকদেরকে পদার্থবিজ্ঞানের আইনগুলিকে এমনভাবে পরিবর্তন করতে হবে যা তাদের সুপ্রতিষ্ঠিত পরীক্ষামূলক ফলাফলের সাথে অসঙ্গতিপূর্ণ করে তুলবে।

ভাঙা ঝরনা

গণনা, যাইহোক, একটি মেটাস্টেবল "অনুনাদিত" টেট্রানিউট্রন অবস্থার অস্তিত্ব থাকতে পারে এমন সম্ভাবনা খোলা রেখেছিল। এই ধরনের অবস্থা ঘটে যখন একটি কণার তার পৃথক করা উপাদানগুলির চেয়ে বেশি শক্তি থাকে, কিন্তু আকর্ষণীয় শক্তিশালী পারমাণবিক বল মুহূর্তের জন্য উপাদানগুলিকে পৃথক হতে বাধা দেয়। জেমস ভ্যারি মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের আইওয়া স্টেট ইউনিভার্সিটি একটি উপমা দেয়: "আসুন ধরুন আমার কাছে এই চারটি নিউট্রন আছে, এবং প্রতিটি একটি স্প্রিং দ্বারা একে অপরের সাথে সংযুক্ত," তিনি ব্যাখ্যা করেন; “চারটি কণার জন্য আপনার মোট ছয়টি স্প্রিং প্রয়োজন। কোয়ান্টাম যান্ত্রিকভাবে তারা সমস্ত জায়গায় দোলাচ্ছে, এবং সিস্টেমে সঞ্চিত শক্তি আসলে ইতিবাচক। যদি স্প্রিংস ভেঙে যায় - যা স্বতঃস্ফূর্তভাবে ঘটতে পারে - তারা উড়ে যায় - সেই দোলনায় সঞ্চিত শক্তিকে ছেড়ে দেয়।"

2016 সালে, গবেষকরা রিকেন নিশিনা সেন্টার জাপানে এবং অন্য কোথাও হিলিয়াম-8-এর একটি রশ্মির সাথে সংঘর্ষের সময় একটি টেট্রানিউট্রন-সদৃশ অনুরণন অবস্থার জন্য অস্থায়ী প্রমাণ রিপোর্ট করা হয়েছে - সবচেয়ে নিউট্রন-সমৃদ্ধ আবদ্ধ আইসোটোপ পরিচিত - একটি হিলিয়াম -4 লক্ষ্যের সাথে। মাঝে মাঝে, হিলিয়াম -4 হিলিয়াম -8 এর সাথে দুটি পাইন বিনিময় করে বেরিলিয়াম -8 তৈরি করে এবং হিলিয়াম -4 কে একটি টেট্রানিউট্রনে রূপান্তর করে। বেরিলিয়াম-৮ নিউক্লিয়াস তখন আরও দুটি হিলিয়াম-৪ নিউক্লিয়াসে ক্ষয়প্রাপ্ত হয় যা শনাক্ত করা হয় এবং টেট্রানিউট্রনের শক্তি পুনর্গঠন করতে ব্যবহৃত হয়। এই ফলাফলগুলি টেট্রানিউট্রনের অনুমানকৃত বৈশিষ্ট্যগুলির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ ছিল, তবে, ডেটার ভলিউম এবং নির্ভুলতা কম ছিল। স্টেফানোস পাসচালিস যুক্তরাজ্যের ইউনিভার্সিটি অফ ইয়র্ক ব্যাখ্যা করে, "সেই সংকেতের উপর ভিত্তি করে, যা চারটি গণনা ছিল, সম্প্রদায়ের একটি বড় অংশ টেট্রানিউট্রন অনুরণিত অবস্থার অস্তিত্ব সম্পর্কে সন্দিহান ছিল"।

আরও সরাসরি পদ্ধতি

নতুন গবেষণায়, পাসচালিস এবং সহকর্মীরা RIKEN নিশিনা সেন্টারের ব্যবহার করে আরও সরাসরি পদ্ধতি গ্রহণ করেছেন তেজস্ক্রিয় আয়ন বিম কারখানা হিলিয়াম-8কে তরল হাইড্রোজেনে শুট করতে, যার ফলে প্রোটন থেকে পরমাণুগুলি ছড়িয়ে পড়ে। "হিলিয়াম -8 এর একটি খুব ভালভাবে সংজ্ঞায়িত আলফা-কণা (হিলিয়াম -4) কোর রয়েছে এবং তারপরে চারটি অন্যান্য নিউট্রন চারপাশে উড়ছে," প্যাশালিস ব্যাখ্যা করেছেন। "আমাদের প্রোটনের সাহায্যে, আমরা হঠাৎ করে এই আলফা কণাটিকে সরিয়ে ফেলি, এবং তারপরে একই কনফিগারেশনে চারটি নিউট্রন ছেড়ে দিই।"  

গবেষকরা 8টি কাকতালীয় সনাক্তকরণে আগত হিলিয়াম-4, বিক্ষিপ্ত প্রোটন এবং হিলিয়াম-422 নিউক্লিয়াসের মোমেন্টা রেকর্ড করেছেন এবং হারিয়ে যাওয়া শক্তির পরিকল্পনা করেছেন। তারা শূন্যের ঠিক উপরে একটি সু-সংজ্ঞায়িত শিখর পর্যবেক্ষণ করেছে, যা প্রায় 2 MeV দ্বারা আবদ্ধ একটি কণা নির্দেশ করে। "কোন সন্দেহ নেই যে এই সংকেতটি পরিসংখ্যানগতভাবে তাৎপর্যপূর্ণ, এবং আমাদের এটি বোঝা উচিত," প্যাশালিস বলেছেন।

ভ্যারি, যিনি গবেষণায় জড়িত ছিলেন না, তিনটি কারণে কাজটিকে "খুব তাৎপর্যপূর্ণ" হিসাবে বর্ণনা করেছেন; “এই [পর্যবেক্ষণের] খুব ভাল পরিসংখ্যান রয়েছে এবং আমার মনে এটি একটি আবিষ্কারের দাবি করা সম্পূর্ণ বৈধ। দ্বিতীয়টি হল তারা শক্তিকে ভাল নির্ভুলতার সাথে পরিমাপ করে এবং তৃতীয়টি হল তারা অনুরণনের প্রস্থ পরিমাপ করে – যা আপনাকে জীবনকাল দেয়। এগুলি এমন পরিমাণ যা তত্ত্ব গণনা করতে পারে এবং পরীক্ষার সাথে তুলনা করার চেষ্টা করতে পারে।" তিনি বলেছেন গবেষকরা এখন আরও বিদেশী রাজ্যগুলি সন্ধান করবেন: "ছয়টি নিউট্রন সম্পর্কে কী? আট নিউট্রন সম্পর্কে কি? তারা কি অনুরণিত রাজ্য গঠন করতে পারে, বা সম্ভবত আরও দীর্ঘস্থায়ী আবদ্ধ অবস্থা তৈরি করতে পারে যা দুর্বল মিথস্ক্রিয়া দ্বারা ক্ষয় হয়?"

প্যাশালিস বলেছেন যে গবেষকরা এটি অন্বেষণ করার পরিকল্পনা করছেন, সেইসাথে তারা ইতিমধ্যে আরও বিস্তারিতভাবে পাওয়া কণাটির গঠন অনুসন্ধান করছেন।

গবেষণায় বর্ণনা করা হয়েছে প্রকৃতি.