ডার্ক ম্যাটারের ফাঁদে এক অদ্ভুত আঘাত

মহাবিশ্বের বেশিরভাগ পদার্থই ডার্ক ম্যাটার (অদৃশ্য পদার্থ), অথচ আজ পর্যন্ত কেউ এর একটি কণাও ধরতে পারেনি। কয়েক দশক ধরে সবচেয়ে পছন্দের প্রার্থী ছিল WIMP নামের ধীরগতির, ভারী কণা। মাটির গভীরে পোঁতা তরল জেননের বিশাল ট্যাংক অপেক্ষা করে কখন এদের একটি কোনো জেনন নিউক্লিয়াসে ধাক্কা দিয়ে তাকে পিছিয়ে দেবে।

একটি ঘটনা যা মেলে না

LUX-ZEPLIN পরীক্ষা (LZ) সম্প্রতি তার অনুসন্ধান আরও জোরালো সংঘর্ষ পর্যন্ত বিস্তৃত করেছে। ৫.৪ থেকে ৫০ কিলোইলেকট্রনভোল্টের মূল শক্তি-জানালায় এটি অস্বাভাবিক কিছুই দেখেনি। কিন্তু আরও ওপরে, এটি ২৪৮ কিলোইলেকট্রনভোল্টে একটি একক ঘটনা রেকর্ড করেছে, এমন এক অঞ্চলে যেখানে প্রায় কোনো পটভূমি-গোলমাল প্রত্যাশিত নয়। এর স্থানীয় তাৎপর্য ৩.৪ সিগমা: কৌতূহলজনক, আবিষ্কার নয়।

সমস্যাটি গতিবিদ্যার। একটি জেনন নিউক্লিয়াসকে এত জোরে আঘাত করতে হলে কণাটিকে বড় ভরবেগ বহন করতে হবে — প্রায় ২৪৬ MeV/c। আমাদের ছায়াপথে ধীরে ভেসে বেড়ানো ডার্ক ম্যাটার এটা পারে না, যদি না তা খুব ভারী হয়, অর্থাৎ প্রোটনের ভরের প্রায় ৭৪ গুণের বেশি। কিন্তু এ ধরনের ভারী মডেল নিম্ন শক্তিতে নীরবতার কারণে অনেকাংশেই বাতিল।

মৃতপ্রায় কৃষ্ণগহ্বর থেকে দ্রুত, হালকা কণা

এমন আঘাত দেওয়ার আরেকটি উপায় হলো এমন একটি কণা যা হালকা কিন্তু অত্যন্ত দ্রুতগামী। একটি স্বাভাবিক উৎস: আদিম কৃষ্ণগহ্বর (primordial black holes), যেগুলো কিছু তত্ত্ব অনুযায়ী মহাবিশ্বের একেবারে প্রথম দিকে তৈরি হয়েছিল। যেগুলোর ভর একটি গ্রহাণুর সমান — ১০¹¹ থেকে ১০¹³ গ্রাম — সেগুলো আজ হকিং বিকিরণের মাধ্যমে বাষ্পীভূত হচ্ছে, তাদের তাপমাত্রার চেয়ে হালকা সব ধরনের কণা ছিটিয়ে দিচ্ছে, সম্ভবত ডার্ক ম্যাটারসহ।

ইন্ডিয়ান ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজি গুয়াহাটির জিতুমণি কলিতা হিসাব করেছেন এমন একটি প্রবাহ LZ-এর ভেতরে কী করবে। ২৪৮ keV-এর আঘাত তৈরি করতে আগত কণার প্রায় ১২৩ MeV শক্তি প্রয়োজন।

কেন এটা কাজ করতে পারে না

হকিং বিকিরণ তাপীয়: এটি উচ্চ-শক্তির কণার চেয়ে অনেক বেশি নিম্ন-শক্তির কণা তৈরি করে। ২০ থেকে ৫০ MeV-এর কণা ১২৩ MeV-এর কণার চেয়ে সূচকীয় হারে বেশি সাধারণ। তাই প্রতিটি জোরালো আঘাতের সঙ্গে আসত মৃদু আঘাতের বন্যা — ঠিক সেখানেই, যেখানে LZ কিছুই দেখেনি।

জেননে পূর্বাভাসিত প্রতিক্ষেপ বর্ণালি: দুটি মডেলই ২৪৮ keV-এর (বিন্দুরেখা) তুলনায় নিম্ন শক্তিতে (বাঁয়ে) অনেক বেশি ঘটনা তৈরি করে। — চিত্র ১, Kalita (২০২৬), arXiv:2609.29462.

লেখক পালানোর দুটি প্রচলিত পথ পরীক্ষা করেছেন:

• এমন সংঘর্ষ যা স্থানান্তরিত ভরবেগের সঙ্গে আরও জোরালো হয়। সবচেয়ে চরম সংস্করণেও ২০–৩০ keV-এর আশেপাশে ঘটনার একটি স্ফীতি থেকে যায়, যা ২৪৮ keV-এর হারের চেয়ে প্রায় ১০০ গুণ বেশি।
• এমন কণা যা আঘাতের সময় সামান্য ভারী অবস্থায় রূপান্তরিত হয়। এই কৌশল ধীরগতির ডার্ক ম্যাটারের ক্ষেত্রে কাজ করে। কিন্তু এত দ্রুতগামী কণার ক্ষেত্রে সেই সামান্য শক্তি-খরচ নগণ্য: নিম্ন শক্তিতে আধিক্য সংকেতের চেয়ে ১,০০০ গুণেরও বেশি থেকে যায়।

তাঁর উপসংহার একটি কঠোর “নো-গো”: LZ-এর ঘটনাটি বাষ্পীভূত আদিম কৃষ্ণগহ্বর থেকে নির্গত ডার্ক ম্যাটার থেকে আসতে পারে না।

একটি ব্যর্থতা যা তবুও শেখায়

উল্টো দিক থেকে দেখলে যুক্তিটি একটি পরিমাপে পরিণত হয়। যেহেতু LZ নিম্ন-শক্তির ঘটনার কোনো বন্যা দেখেনি, তাই এমন কৃষ্ণগহ্বর সাধারণ হতে পারে না। প্রায় ২ × ১০¹¹ গ্রামের কৃষ্ণগহ্বরের ক্ষেত্রে, এরা সমস্ত ডার্ক ম্যাটারের বড়জোর প্রায় দশ লক্ষ ভাগের এক ভাগ হতে পারে (৯০% আস্থা)। ১০¹³ গ্রামের ওপরে এই সীমা দ্রুত শিথিল হয়ে যায়, যেখানে কৃষ্ণগহ্বরগুলো এতই শীতল যে কোনো প্রভাব ফেলে না।

আদিম কৃষ্ণগহ্বর দিয়ে তৈরি ডার্ক ম্যাটারের অংশের ঊর্ধ্বসীমা, তাদের ভর অনুযায়ী: ছায়াযুক্ত অঞ্চলটি বাতিল। — চিত্র ২, Kalita (২০২৬), arXiv:2609.29462.

লেখকের মতে, ধীরগতির ডার্ক ম্যাটার ধরার জন্য তৈরি শনাক্তকারী যন্ত্রগুলো এভাবে বাষ্পীভূত কৃষ্ণগহ্বর থেকে নির্গত দ্রুত কণাগুলোকেও পরীক্ষা করতে পারে।

যা এখনও অমীমাংসিত

এটি একজন লেখকের একটি তাত্ত্বিক গবেষণা, একটি মাত্র ঘটনা নিয়ে। LZ-এর আঘাতের আসল উৎস এখনও অজানা: গবেষণাপত্রটি একটি ব্যাখ্যা বাতিল করে, অন্য কোনোটি প্রস্তাব করে না।