কোয়ান্টাম মধ্যাকর্ষণ কী এবং কেন এটি পদার্থবিজ্ঞানের সবচেয়ে কঠিন সমস্যা হিসাবে বিবেচিত হয় ?
যখনই “মধ্যাকর্ষণ” শব্দটি আমাদের মনে আঘাত হানে তখনি আমরা মহাবিশ্বে অবস্থিত দুটি বস্তুর মধ্যবর্তী আকর্ষণ বল কে বুঝি। যেমন : গ্রহগুলি তাদের নিজ নিজ তারার পাশে ঘোরাফেরার কথা চিন্তা করি, বিশাল ছায়াপথগুলির মধ্যে মহাকর্ষীয় মিথস্ক্রিয়ার কথা ভাবি, অতি বিশাল মহাকর্ষ বল দ্বারা পরিচালিত নিউট্রন নক্ষত্র, ব্লাকহোল ইত্যাদির কথা ভাবি। কিন্তু , আমাদের মহাবিশ্বে বিদ্যমান ছোট ছোট কণাগুলোর সাথে কী মহাকর্ষ বলের কোন সম্পর্ক রয়েছে ? মাইক্রোস্কোপিক কোয়ান্টাম ওয়ার্ল্ড এর ক্ষেত্রেও কী মহাকর্ষ বল কাজ করবে?মাইক্রোস্কোপিক ওয়ার্ল্ড এ কী কণাগুলো আমাদের মতো মহাকর্ষ বল অনুভব করে? নাকি তাদের ক্ষেত্রে অন্য কিছু রয়েছে। ঠিক আছে, এসব প্রশ্নের উত্তর খুজঁতে গিয়ে বিজ্ঞানীরা “কোয়ান্টাম মধ্যাকর্ষণ“ তত্ত্বটির জন্ম দিয়েছিলেন।
তাহলে কোয়ান্টাম মধ্যাকর্ষণ বল আসলে কী? আমাদের কেনো এই সম্পর্কে জানা প্রয়োজন? এটি কী সত্যিই রয়েছে? চলুন উত্তরটি খোঁজার জন্য একটু গভীরে যাই!
সহজ কথায়, কোয়ান্টাম মাধ্যাকর্ষণ একটি তাত্ত্বিক কাঠামো যার মাধ্যমে মহাবিশ্বর ক্ষুদ্রতম অংশে মহাকর্ষ বল কীভাবে কাজ করে তা বর্ণনা করা হয়। মহাকর্ষের কোয়ান্টাম তত্ত্ব সাধারণত কোয়ান্টাম মেকানিক্সের নীতিমালা অনুসারে মধ্যাকর্ষণ বর্ণনার চেষ্টা করে এবং এটাও বর্ণনা করে যেখানে কোয়ান্টাম প্রভাবগুলি উপেক্ষা করা যায় না, তথাকথিত প্লাঙ্ক স্কেলে।
আমাদের কেনো মহাকর্ষের কোয়ান্টাম তত্ত্ব প্রয়োজন ??
প্রায় এক শতাব্দী আগে, আলবার্ট আইনস্টাইন তার “জেনারেল থিওরি অফ রিলেটিভিটির” সাথে আমাদের পরিচয় করিয়েছিলেন এবং নিউটনের মহাকর্ষের দীর্ঘস্থায়ী ধারণাটিকে, বস্তুগুলির মধ্যে সাধারণ আকর্ষণ বা তার চারপাশের স্থান এবং সময়কে ঘুরিয়ে দেওয়ার বিবরণ দিয়ে মহাকর্ষ সম্পর্কে নতুন ধারনা দিয়েছিলেন। নিঃসন্দেহে, সাধারণ আপেক্ষিকতা সময়ের সাথে আসা সমস্ত পরীক্ষা সফলভাবে সম্পন্ন করেছিল এবং মহাবিশ্বের বৃহত্তম স্কেলে মহাকর্ষীয় মিথস্ক্রিয়াটিকে পুরোপুরি ব্যাখ্যা করেছিল। কিন্তু, পদার্থবিজ্ঞানীরা যখন ইলেক্ট্রন বা এ জাতীয় অন্যান্য ছোট সত্ত্বার চারপাশের স্থানের বক্রতা গণনা করার চেষ্টা করেন, তখন আপেক্ষিক তত্ত্ব পরিচালনা করা অসম্ভব হয়ে পড়ে। আবার, আমরা যদি একটি ব্লাকহোলের কেন্দ্রের খুব কাছাকাছি গিয়ে দৈর্ঘ্য পর্যবেক্ষন করি তা প্লাঙ্কের স্কেল থেকেও ক্ষুদ্র হবে এবং সেখানে কোয়ান্টাম ফ্লাকচুয়েশন বড় ভূমিকা পালন করে।
সুতরাং, যখন কেউ আপেক্ষিকতার সাধারণ তত্ত্বের মাধ্যমে একটি কৃষ্ণগহ্বরের মহাকর্ষ ক্ষেত্রের রূপরেখা আকাঁর চেষ্টা করে, তখন স্পেসটাইম বক্ররেখাটি কেন্দ্রে বিভক্ত হয়, এবং আপেক্ষিকতার সাধারণ তত্ত্ব ভেঙে পড়ে। তাই এমন একটি তত্ত্বের প্রয়োজনীয়তা পরে যা সাধারণ আপেক্ষিকতার বাইরেও , কোয়ান্টাম প্রভাবগুলিকেও বিবেচনা করবে।
| পড়তে ভুলবেন না! |
গ্রাভিটন এবং The theory of everything…
চারটি মৌলিক বল আমাদের মহাবিশ্বকে পরিচালনা করে, মহাকর্ষ বল, যা গ্রহের গতি নিয়ন্ত্রণ করে, তড়িৎচুম্বকীয় বল যা চার্জের মধ্যে ইন্টারঅ্যাকশন এর ফসল। সবল নিউক্লিও বল ব্যাখ্যা করে যে, একটি নিউক্লিয়াস কীভাবে স্থিতিশীল এবং দুর্বল নিউক্লিও বল তেজস্ক্রিয়তার সাথে সম্পর্কিত। এখন, কোয়ান্টাম মেকানিক্স অনুযায়ী শক্তি প্যাকেট হিসেবে নির্গত হয়, এবং একটি কণা ‘কণা এবং তরঙ্গ’ উভয়ের মতো আচরণ করতে পারে; উদাহরণস্বরূপ, ফোটন। সুতরাং, প্রতিটি বলের একটি কোয়ান্টাম অথবা একটি ফোর্স ক্যারিয়ার থাকতে হবে। যেমন : তড়িৎচুম্বকীয় বলের বল বহনকারী কণা ফোটন, সবল নিউক্লিও বলের জন্য রয়েছে Gluon, দুর্বল নিউক্লিও বলের আছে ( W+,W-,Z0 )।
মধ্যাকর্ষণ ব্যতীত, তিনটি মৌলিক বল ইতিমধ্যে কোয়ান্টাম মেকানিক্সের এই আইনগুলি অনুসরণ করে এবং তাদের সাথে একটি ফোর্স ক্যারিয়ার যুক্ত রয়েছে তা আমি উপরে উল্লেখ করেছি। সুতরাং, কোয়ান্টাম ওয়ার্ল্ড তাদের বিশ্বাসযোগ্যতা সম্পর্কিত কোন সমস্যা নেই। কিন্তু মধ্যাকর্ষণ বলের জন্য বিষয়গুলি আলাদা কারণ সাধারণ আপেক্ষিকতা পুরোপুরি শাস্ত্রীয় কাঠামোর উপর ভিত্তি করে গঠিত। সময়ের সাথে সাথে পদার্থবিজ্ঞানীরা মহাকর্ষের সাথে একটি অনুমানমূলক বল বাহককেও যুক্ত করেছেন এবং মহাকর্ষ বলের এই অনুমানক বল বাহককে আমরা “গ্রাভিটন” বলে থাকি।
যদি একদিন, গ্র্যাভিটনের অনুমানের স্থিতিটি একটি বাস্তবে রুপান্তরিত হয়, তবে এটি প্রমাণ করবে যে মধ্যাকর্ষণ বলও কোয়ান্টাম মেকানিক্সের সাথে ভালভাবে ফিট হয়েছে, যা বিজ্ঞানীদের একটি দৈত্য লাফ “The Theory Of Everything” কাছাকাছি এনে দেবে।
কোয়ান্টাম মধ্যাকর্ষণের প্রস্তাবিত বিভিন্ন তত্ত্ব:
বছরের পর বছর ধরে, কোয়ান্টাম মধ্যাকর্ষণ ব্যাখ্যা করার জন্য কয়েকটি পদ্ধতি সামনে রাখা হয়েছিল এবং তার জন্য বেশ কয়েকটি তত্ত্বের প্রস্তাব দেওয়া হয়েছে। এই প্রসঙ্গে সর্বাধিক পরিচিত পন্থাগুলি হল স্ট্রিং থিওরি, ক্যানোনিকাল কোয়ান্টাইজেশন থিওরি, লুপ কোয়ান্টাম থিওরি, ইউক্লিডিয়ান কোয়ান্টাম থিওরি যা কোয়ান্টাম গণনার ওপর ভিত্তি করে গঠিত।
উল্লেখিত তত্ত্বগুলির মধ্যে কোনোটিই এখনও মহাকর্ষের সম্পূর্ণ কোয়ান্টাম তত্ত্বের ব্যাখা দিতে পারেনি। প্রত্যেকেই নিয়মিতভাবে বিকশিত হচ্ছে, প্রতিদিন নতুন ধারণাগুলি আমাদের সামনে আসছে, যা কোয়ান্টাম মধ্যাকর্ষণকে একধাপ এগিয়ে নিচ্ছে এবং নতুন গবেষণার ক্ষেত্র তৈরি করছে। তবে এটি ব্যাপকভাবে প্রত্যাশিত যে কোয়ান্টাম মাধ্যাকর্ষণ তত্ত্বটি একদিন আমাদের উচ্চ শক্তি এবং মহাকাশের ন্যূনতম মাত্রার সমস্যা যেমন : ব্ল্যাকহোলগুলির আচরণ, মহাবিশ্বের সৃষ্টি এবং আরও অনেক কিছু বুঝতে সাহায্য করবে ততক্ষণে, জ্ঞান অন্বেষণ চালিয়ে যান! আপনি কখনই জানেন না, একদিন আপনি সম্ভবত কোয়ান্টাম মাধ্যাকর্ষণ ক্ষেত্রে কিছুটা অগ্রগতির জন্য নোবেল জিতেছেন!
বিঃদ্রঃ “লেখাটি science journal থেকে বিশ্লেষন করে লেখা হয়েছে । ভুল হয়ে থাকলে ক্ষমার দৃষ্টিতে দেখবেন । ধন্যবাদ”