পিজিক্স প্রিয় ভাইয়েরা আমার আর বোইনেরা আপনার



আপনেগো অনেকের মনে পার্টিক্যাল ফিজিক্স জাননের লিগা কুনো আকুপাকু না থাকলেও আমার নিজের মনে কেমন জানি সন্দেহ লাগতাছে আপনেরা অনেকগুলান টার্ম সম্পর্কে এখনো কুনো দিশা পাইতাছেন না। আমি শর্টের ভিতরে ডীপের মধ্যে যাইয়া সেইগুলান একটু সহজে বর্ননা করবার চাই যদিও এই সহজ নামক জিনিসটা আমার অভিধানে নাই!

হিগস বোসন:

আইনস্টাইন কইছে কোনো ভরযুক্ত বস্তু আলোর গতিতে ছুটতে পারবো না, যদি ছুটনের ট্রাই মারে তাইলে তার ভর বাড়তে থাকবো। তার মানে আলোর গতিতে যাইতে হইলে তার ভর অসীমের কাছে যাইতে হইবো।এইটারে ম্যাসিভ কনিকা কয়।এখন কুশ্চেন হইলো এই ম্যাসিভ কনিকা কেমনে হয়? হিগস সাহেব বলেন যে হিগের ক্ষেত্রে (হিগসের মতে এই মহাবিশ্ব গোটালটাই শূন্য, এর মধ্যে মহাবিশ্বের বিভিন্ন সময়ে যেমন ধরেন বিগ ব্যাং এর পর পর এর এনার্জী লেভেলে ছিলো অনেক বেশি এখন অনেক কম, এই বিবর্তনে এনার্জী পাল্টাইয়া ভর হইছে কনিকা হইছে এর মধ্যে কোনো কোনো কনিকা ভর না না নিয়া গতি নিছে আবার কেউ কেউ গতি না নিয়া ভর নিছে, এই সর্বময় শূন্যতাটাই হইলো হিগের ক্ষেত্র: সোজা বাংলায় যদি কইতে হয় তয় এইখানে কেউ আবার পল ডিরাকের শূন্যাস্হান নিয়া প্যাচ না খায়) এইসব মৌলিক কনিকা ধীর গতি প্রাপ্ত হয় যেমনটা খরের গাদায় গুল্লী মারলে তার গতি কইমা যায়।এইসব কনিকাগুলানই আলোর গতির কমে ঘুরা ফিরা করে আর অন্যান্য গুলান আলোর গতিতে যেমন আলোর ফোটন যেগুলার উপর হিগের ক্ষেত্রের কুনো প্রভাব নাই।

যদিও সোজা রাস্তায় হিগের ক্ষেত্র মাপন যায় না, তবে এক্সিলারেটর গুলান এই ফিল্ডরে উত্তেজিত কইরা হিগস বোসন কনিকাগুলান ধরতে পারে যেইটা এখনও বাস্তবে করন যায় নাই!


W বোসন

৮২ এর আগস্টে তৎকালীন ব্রিটিশ প্রধানমন্ত্রী মার্গারেট থেচার সার্নে গিয়া একখান আবেদন করেন, তখন ঐখানে দুর্বল তড়িৎশক্তির হোতাগো খুজা হইতাছিলো। তো সে যাইয়া কাইন্দা কাইটা (কানছে কিনা দেখি নাই, অনুমান) আবেদন করে যেনো তারে শপার গেভ থেচারের ফেলো সায়েন্টিস্ট হিসাবে সমাদৃত করা হয় (শ্বশুড়বাড়ির আবদার)। যাই হোউক ক্যাচাল বাদ দিয়া যখন এই W বোসনরে পাওন গেলো তখন বুঝা গেলো এই ব্যাটা আর সাথের Z বোসন দুর্বল তড়িৎশক্তি আর তেজস্ক্রিয়তার ক্ষয়ের জন্য দায়ী!

তখন এক্সিলাটরে প্রোটন-এন্টি প্রোটনের সংঘর্ষের ফলে যেইসব সিগন্যাল পাওয়া যাইতাছিলো তা নিয়া ধাওয়া পাল্টা ধাওয়া চলতাছিলো।শপার থেচাররে আশ্বস্ত করছিলো তারা এই কনিকারে পাইলেই তেনারে পত্র মারফত জানাইবো (তখন তো আর মোবাইল আর মাইক্রোফসট আউটলুক কুনোটাই আছিলো না)।পাওন গেলে শপার এই ইকুয়েশন W+ → e+ +ν লেইখা (যদিও থেচার এইটা বুঝছে কিনা) বইলা পাঠায় যে তাহারা W বোসনের ধনাত্মক ক্ষয় হিসাবে পজিট্রন আর নিউট্রিনো খুইজা পাইছে!সার্নের এইটার জন্য প্রায় ৯টা ইভেন্ট রেকর্ড করতে হয় আর পরে যখন হিসাব করে তখন দেখে এই কনিকা এর আগে খুজে পাওয়া যেকোনোমৌলিক কনিকার থিকা ১৫ গুন ভারী!

Z বোসন:

১৯৮৩ এর মে তে CERN এর UA1 এ এই কনিকার প্রথম আদমসুরত দেখন যায়।এটার তড়িৎচার্জবিশিষ্ট কাজিন মানে গাটের একটা W বোসনরে এর কয়েকমাস আগে খোজ পাওন যায়। এই ডাব্লু আর জেড মিলাই এই দুর্বল তড়িৎচার্জ বহন করে তাই এইটা নিয়া ভরের জন্য বোসনের সাথে কনফিউজ হওনের কোনো কারন দেখি না।

জেমস রোলফ মামা একখান ১২ মিনিটের হিসাব দেখান যেটা আমি টেকটিউনে এই পোস্টের পরবর্তী সংস্করন যখন দিবো তখন ঐখানে দেয়া থাকবো পরে অবশ্য UA2 তে এটার কোলাবরেশন দেখা হয়।

সুপার সিমেট্রি মানে অতি প্রতিসাম্য

ইহা একখান বৈশিষ্ট্য। ধরেন আপনে যখন পয়দা হইছেন তখন দেখা গেলো আপনের জমজ খানও পয়দা হইছে। দুনিয়ার থুক্কু মহাবিশ্বের সবকিছু জোড়া্য।এই তত্ব অনুসারে প্রতিটা কনিকার একখান ভারী জোড় থাকবো যেইটার সাথে কিছু স্বতন্ত্র পার্থক্য থাকবো কিন্তু তারা একটা একটা জোড়া। সকল পার্টিক্যাল গুলারেই দুইভাগে ভাগ করা হইছে ফার্মিওন আর বোসন সেই হিসাবে একখান ইলেক্ট্রনের (ফার্মিওন) জোড় হইলো একখান সিলেক্ট্রন (বোসন)।
এই তত্বটা সব কনিকার নাচন কুর্দন ব্যাখ্যা করে, তার কেমনে একটার ঘাড়ে একটা উইঠা কাঠাল ভাইঙ্গা এই মহাবিশ্বের ভীত গড়ছে সেইটা বলে যদিও আমরা এখনও মৌলিক কনিকা গুলানই খুইজা পাই নাই, এর জোড় গুলান খুইজা এই তত্বের সত্যতার পিছনে দৌড়াদৌড়ি মেলা দূর কি বাত!তয় বৈজ্ঞানিকরা সন্দেহ করে এইসব অদেখা জোড়গুলানদিয়াই ডার্ক ম্যাটারের ফুটাংগীরি।

কোয়ার্ক:

কোয়র্ক হইলো বস্তুর মৌলিক ইটা, থুক্কু বিল্ডিং এর ছুটো ইটা মানে মৌলিক ব্লক (আর কেমনে কই?)। প্রোটন নিউট্রনের ভিতরে পাওন যায় যেগুলান দিয়া এই ইউনিভার্সের সকল এটম মানে অনু গুলানের নিউক্লিয়াস তৈরী। সাম্প্রতিক পরীক্ষা থিকাই আমি এইটাই বুঝলাম যে কোয়ার্করে আর ভাগ করন যায় না!

প্রোটন আর নিউট্রনে দুই ধরনের কোয়ার্ক আছে যেগুলানরে কয় উপর আর নীচ কোয়ার্ক।কিজন্য জানি না জানলেও পড়ি নাই, প্রকৃতি কি জন্য এই উপর নীচ ঘূর্নির কোয়ার্কের আবার ২ডা কইরা কপি বানাইছে (কেউ জানলে জানায়েন আমারে) পার্থক্য একটাই মামাগো ভর বেশী। উপর ঘূর্নীর কোয়ার্কের অপেক্ষাকৃত ভারী ফটোকপির অবস্হা হইলো একখান আকর্ষক (চার্ম এর এই অর্থ করনের কারন আছে) আরেকটা উপর কোয়ার্ক আর নীচ কোয়ার্কের কপি দুইটার অবস্হা হইলো অদ্ভূত (স্ট্রেন্জ্ঞ) আর নীচ কোয়ার্ক। শক্তিরে ভরে রূপান্তর করার মাধ্যমেই এই ভারী ভারী কোয়ার্কের সৃষ্টি করা হয় এক্সিলারেটরে।তবে কিছু কিছু কোয়ার্কের এত ওজনদারীত্বের কাহিনী কি জন্য সেটার সম্ভাব্য ব্যাখ্যা জানি না!

সিপি ভায়োলেশন

পদার্থবিজ্ঞানীরা এই চার্জ প্যারিটি অর্থাৎ তড়িৎ মানের তারতম্য ব্যাব হার করেন কনিকা-প্রতিকনিকার প্রতিসাম্যতা (ম্যাটার এন্টম্যাটার সিমেট্রি: সিমেট্রি হইলো আয়নার দিকে তাকান দেখেন সবকিছু আপনেই মাগার উল্টা, ম্যাটার এন্টিম্যাটারে সবকিছুই ঠিক মাগার চার্জ খান উল্টা) বুঝাতে।যদি প্রকৃতিতে কনিকা-প্রতিকনিকার একই ভাবে মানে প্রতিসাম্যতার মাধ্যমে ব্যাব হার করে তাইলে সিপি প্রতিসাম্য হইবো নাইলে সিপি ভায়োলেশন!

এক্সপেরিমেন্টে দেখা গেছে প্রকৃতির দূর্বল শক্তিতে (যেইটা কনিকার ক্ষয়ের জন্য দায়ী) সেইখানে সিপি ভায়োলেশন আছে, কেন আছে আমি বুঝি নাই তারা কি কইছে এর পরিপ্রেক্ষিতে।

বিগব্যাং এর হওনের সময় ম্যাটার এন্টম্যাটারর সমান সংখ্যক পরিমানের গুতাগুতি হওনের কথা আছিলো মাগার আইজ অবধি যত গ্যালাক্সি আর টাংফাং পাওয়া গেছে ম্যাটার দিয়া তৈরী, এন্টি ম্যাটার তাইলে গেলো কই?মনে হইতে পারে বিগ ব্যাং এর পর হয়তো কোনো শক্তি এই এন্টি ম্যাটার ঝাড়ু দিয়া নিয়া গেছে যার ফলে এই সিপি ভায়োলেশন প্রতিসাম্যতার মাথা খাইছে।এখন কুন কারনে সিপি ভায়োলেশন হইলো আর স্ট্যান্ডার্ড মডেলের অনুল্লেখিত কুন শক্তি এই আকামডা করলো আমি জানি না, পার্টিক্যাল এক্সিলারেটর ছাড়া এই উত্তর মনে হয় কেু দিবার পারবো না!

অতিরিক্ত মাত্রা

সায়েন্স ফিকশন মনে হইলেও যদি আসলেই এইটা আমাগো বাস্তব পৃথিবীতে এইগুলানের সম্পৃক্ততা খুইজা পাওন যায় তাইলে আমরা বুঝতে পারুম কেনো মহাবিশ্ব আমরা যেরকম ভাবি তার চেয়েও দ্রুত কেনো সম্প্রসারন হইতাছে আর কেনইবা গ্রাভিটি নামক শক্তি অন্যান্য শক্তির থিকা এতো কম শক্তিশালী কেন!

তিনটা স্হানিক মাত্রা তো চোখের সামনেই। আইনস্টাইনের জেনারেল রিলেটিভিটি বলে স্হান সম্প্রসারিত, বাকা এবং সংকুচিত হইতে পারে। যদি কোনো একদিকে সংকুচিত হইয়া এমন ছোট সাইজ হইয়া যায় যেইটা আমাগো দৃস্টিসীমার বাইরে, ধরা যাক একটা অনুর চেয়েও ছোট, তাইলে আমরা দেখি না।যদি আমরা দেখতি পারি তাইলে এইসব সুপ্ত মাত্রা চোখে দেখবার পারি।
একটা উদাহরন দেই সার্কাসে দেখবেন দড়ির উপরে দিয়া কোনো মাইয়া হাইটা যায় তখন সে কেবল সামনে পিছনে যাইতে পারে, ডাইনে বায়ে বা উপর নীচ যাইবার পারে না। মাগার ঐ দড়িতে যদি একখান পিপড়া ছাইড়া দেন তাইলে দেখেন পিপড়া উপর নীচ ডাইনে বায়ে উপর নীচে সব জায়গায় যায়! এখন কি বুঝাইতে পারছি সমস্যা কই? দারুন নাহ?

স্ট্রিং থিওরীতে এই অতিরিক্ত মাত্রার প্রয়োজন পড়ে। আর যদি আমরা ভাগ্যবান হই তাহলে আমরা এগুলো খুজে পাবো সামনের এক্সপেরিমেন্ট গুলাতে অথবা দূরের সেই অক্ষত মহাবিশ্বের জন্মলগ্ন কসমোলজীর চেহারায় আর যদি তা পারি তাহলে এটাও ভালো ভাবে বলতে পারি আমাদের দৈনন্দিন জীবনের সাথে কিভাবে মহাবিশ্ব বেড়েই চলছে!

ডার্ক এনার্জী

এই মামা হইলো এই মহাবিশ্বের সবচেয়ে আজব চীজ।এর হাতেই লুকাইয়া আছে মহাবিশ্বে কেমনে বাড়তাছে আর আমাগো মহাবিশ্বের আসলে কি হইবো, যদিও আমরা এইটা সম্পর্কে তেমন কিছু জানি না!

এইটা সবজায়গায় আছে আর খুব ভালো ভাবে ব্যাপন প্রক্রিয়ায় অংশ নেয়। ১ ঘন মিটারে এক অনু হাইড্রোজেন এটমের সমান এনার্জী থাকতে পারে এবং এইটা কোনো কনিকার দ্বারা সৃষ্ট নয়।এটা একটা ধারাবাহিক এবং ইলাস্টিক টাইপের মাধ্যম যার মধ্যমে আমরা একটা দারুন জিনিস জানতে পারি: এর গ্রাভিটি আকর্ষন থিকা বিকর্ষন ভালো করে।বিগ ব্যাং এর প্রথম ৯ বিলিয়ন বছর মহাবিশ্বের সম্প্রসারন ঠেকাইছে গ্রাভিটির আকর্ষন।৫ বিলিয়ন বছর ধইরা এই মামা এই গ্রাভিটির উপর টেক্কা মাইরা আবারও মহাবিশ্বের পরিবর্ধন শুরু করছে!

এইটারে বাইর করা ফরজ হইয়া গেছে ফিজিশিস্ট গো লিগা।আগামী ২০ বছর মাটির টেলিস্কোপ আর আকাশের টেলিস্কোপের কামই হইলো এইটারে খুজা।আমার কাছে মনে হয় এই মামার কাছেই আছে স্ট্রিং থিওরীর ভবিষ্যত। যদিও এম থিওরী আমার মনে ধরছে ইদানিং, কই যাই!

ডার্ক ম্যাটার

এই মামা অন্যান্য ম্যাটার থিকা একটু আলাদা। যদিও এর ভর আছে মাগার মামা আমাগো প্রতিদিনের বস্তুগুলার সাথে কোনো রকমের মিথস্ক্রিয়ায় যায় না আর আমাগো বডির ভিতর দিয়া সোজা পার হইতে পারে। এইটারে ডার্ক ম্যাটারে বলা হয় খালি এই কারনে যে এইটা অদৃশ্য!

আমরা খালি জানি এইটার অস্তিত্ব আছে কারন এর ভর আছে, আর এটা গ্রাভিটেশনাল টান দেয়, মানে অভিকর্ষীয় টান মারতে পারে।এটা গ্যালাক্সি আর ক্লাসটার গুলারে গঠনে সহায়তা করে। যদি এইটা না থাকতো তাইলে গ্যালাক্সিও হইতো না আমরাও ব্লগ লেখতে পারতাম না!

ডার্ক ম্যাটারের পরিমান হিসাবে ৫ গুন বেশি আমাদের দৃশ্যমান বস্তু থিকা।ডার্ক ম্যাটার যাই হোউক না কেন, আমরা এক্সিলারেটরে আর ল্যাবে যত কনিকা ধরতে পারছি তার কোনোটা দিয়াই এইটা তৈরী হয় নাই।সাব এটমিক লেভেলে সাধারন ম্যাটারের সাথে খুব দুর্বল শক্তির মিথস্ক্রিয়ায় থাকতে পারে যদিও এইটা ধারনা মাত্র, পদার্থবিজ্ঞানীরা এখনও এইটারে ধরবার পারে নাই।
তয় এলএইচসিতে ইহা তৈয়ার হইতে পারে এরম ক্যালকুলেশন বেশ কিছু জার্নালে পাওয়া যায়!

নিউট্রিনো

নিউট্রিনো হইলো নিরপেক্ষ, ছুটো এবং ওজন এত কম যে এখনো মাপা সম্ভব হয় নাই।এইটা মহাবিশ্বে প্রচুর পরিমানে আছে। একখান পরিসংখ্যানে দেখা গেছে একখান প্রোটনে এর পরিমান ৭০০ মিলিয়ন, বুইজা দেখেন!যতবারই এটমিক নিউক্লিয়াস ফাটে (নিউক্লিয়ারে রিএক্টরে) অথবা লাগে (সূর্যের পেটে) তখনই এর দেখা পাওন যায়।আপনে যখন একখান কলা খান ঐ কলার ভিতর যে পটাসিয়াম থাকে ঐটাও নিউট্রিনো নির্গত করে। এইটা না থাকলে সূর্য এত সুন্দর জ্বলতো না আর আমরা হাইড্রোজেনের থিকা বেশী ভরের এটম পাইতাম না!

এই ভৌতিক কনিকা কারো লগে কোনো ইন্টারেক্ট করে না, যেমন সুর্য মামা প্রত্যেক দিন ১০ ট্রিলিয়নের আলো যখন আমাগো উপর ফেলায় তখন আমাগো কিছুই হয় না!

১৯৩০ এ তত্বে এইটার অস্তিত্ব আর তার ২৬ বছর পর এইটারে ল্যাবে পাওন যায় যদিও তার আগেই পাবলিক এটমবোমা ফাটাইছে।সবাই সন্দেহ করে বিগ ব্যাং এর পর এতো এন্টিম্যাটারের গুম করার কাহিনীর পিছনে নিউট্রিনোর হাত আছে!

নিউট্রালিনোস

একবার কইছি আবারও কই: এইটা হইলো হাইপোথেটিক্যাল পার্টিক্যাল যেইটার মাধ্যমে ব্যাখ্যা দেওন যাইবো ডার্ক ম্যাটার কি দিয়া তৈরী। যাবতীয় বস্তুর ৮৩% হইলো এই ডার্ক ম্যাটার।যদি গ্যালাক্সি ক্লাসটার সব এটমের ভিতর থিকা নিউক্লিয়াস দিয়াই তৈরী মাগার বিজ্ঞানীরা সন্দেহ করে নিউট্রালিয়ানো দিয়া ডার্ক ম্যাটার তৈরী!

যদিও এর পয়দা হওনের সম্ভাবনা আছে এক্সিলারেটরে যেখানে খুব উচ্চ শক্তিতে কলিশন ঘটান যাইবো!সুপার সিমেট্রি অনুসারে নিউট্রালিয়ানো W এবং Z বোসন এবং ফোটন আর হিগস বোসনের সাথে খুব কাছাকাছি সম্পর্কযুক্ত আসল জিনিস দেখার বিষয় হইলো অন্যান্য কনিকার সাথে এর ইনটারেকশনটা কি রম!
যেহেতু এইটা ইলেক্ট্রোউইক বা দুর্বল তড়িৎ শক্তি ব হন করে সেহেতু এইটা দিয়া বুঝা যাবে কিভাবে ডার্ক ম্যাটার বিগ ব্যাং এর পর কি পরিমানে তৈরী হইছে আর এইটা এখন কিভাবে আছে আর দেখা যাবে।



এই জানাইলাম সব খুব সংক্ষেপে, কেউ পার্টিক্যাল ফিজিক্সের কিছু না বুঝলে এমনকি উইকি না বুঝলেও এইখানে আইসা এইটা পইড়া নিলে বুঝতে সুবিধা হইবো!

এই বছরের শেষ দিনে এই পোস্ট লেখতে গিয়া আমি আবারও ফিজিক্সের প্রেমে পড়লাম, মাথা নষ্ট মনে হইতাছে আমার!