জার্নাল লিংক

এক্সপেরিমেন্ট এক কথায়:

প্রথমে একটু শর্টে বলে নেই ঘটনা কি? ঘটনা হলো মিশিগান ইউনির পার্টিক্যাল এক্সিলারেটরে হারকিউলিস লেজার দিয়ে কলিশন স্টেট ফর্ম করা হয় যেখানে দেখা যায় সম্পূর্ন শূন্য স্হানে (ভ্যাকুয়াম স্টেট বলা হয়: সংজ্ঞানুসারে শূন্য স্হান বলতে আসলেই সেটা শূন্য নয়, সেটা হলো সমপরিমান ম্যাটার-এন্টম্যাটারে পূর্ন একটা ঘন জায়গা যার থেকে আমরা সাদৃশ্যপূর্ন কোনো প্রতিক্রিয়া করার ক্ষমতা দেখতে পাবো না কারন তারা একে অপরের প্রতিক্রিয়া জনিত ক্ষমতাকে নালিফাই অথবা অক্ষম করে দেয়: বিস্তারিত পলি ডিরাকের সংজ্ঞা) উচ্চ শক্তির ইলেক্ট্রন বীমের সাথে শক্তিশালী লেজারের সমন্বয়ে যদি একটা ভ্যাকুয়াম জায়গায় অথবা শূন্য স্হানে (পলি ডিরাকের শূন্য স্হান) প্রয়োগ করা হয় তাহলে ঐ শূন্য স্হান চিড়ে বিভিন্ন মৌলিক কনিকা আর তার প্রতিকনিকা আর তার সাথে এমন কিছু ইভেন্টের জন্ম নেয় যেখান থেকে আরও কয়েক জোড়া কনিকা আর তার প্রতি কনিকার জন্ম দেয়!

খুটিনাটি!

যারা ফিজিক্সে পড়েছেন বা একটু জানাশোনা আছে তারা হয়তো জানেন QED-effects কি, তবু আমি একটু আমার ভাষায় বলি: কোয়ান্টাম ফিল্ড থিওরীতে কোয়ান্টাম ইলেক্ট্রডাইনামিক্স হলো শুন্যস্হানের পোলারাইজেশনে (পোলারাইজেশন মানে হলো মেরু যেমন একটা ম্যগনেটের দুই মেরু, ইলেক্ট্রন-হোলের পজিটিভ নেগেটিভ, কোয়ান্টাম স্টেটে স্পিন) ব্যাকগ্রাউন্ড ইলেক্ট্রম্যাগনেটিক ফিল্ডের কারনে ভার্চুয়াল ইলেক্ট্রন পজিট্রনের জোড়া তৈরী করে এবং তার ফলে চার্জ আর কারেন্টের ডিস্ট্রিবিউশনেও পরিবর্তন আসে ঐ ইলেক্ট্রম্যাগনেটিক ফিল্ড অনুসারে! (এটা ১৯৯৭ সালে জাপানের ট্রিসটানে প্রমানিত)

এই QED-effect তৈরী করা যায় একটা শক্তিশালী লেজার পালসের (a= eA/(m_ec²)  where |a|>>1 এখানে A হচ্ছে তরঙ্গটির ভেক্টর পটেনশিয়াল, তবে যখন ইন্টারেকশনে যাবে তখন E₀ = |dA/dξ|ω(E − p_||)/c কারন সাথে চলতে থাকা ইলেকট্রনের ফ্রেম অব রেফারেন্সে ডপলার আপলিফটের কারনে লেজারের ফ্রিকোয়েন্সি ω=c/ƛ হয়ে যায় যেখানে ξ হচ্ছ এ মাত্রাহীন ইলেক্ট্রনের এনার্জী, আর মোমেন্টাম হলো  m_ec²)সাথে বিপরীতমুখী আন্দোলিত করা ইলেক্ট্রন বীমের (এক মাত্রার ইলেক্ট্রনের এনার্জী ভেক্টর a(ξ) হলে ξ = ωt−(k·x)) সাথে ইন্টারেক্টের মাধ্যমে।লেজার পালসের তীব্রতা হবে J ≥ 5. 102^2 W/cm^2 পর্যন্ত! এই QED ফিল্ডে একটা ইলেক্ট্রিক ফিল্ডের তীব্রতা থাকবে E ≥ E_S = m_ec^2/(|e|ƛ_c) () এখানে ES শোয়েঙ্গার লিমিটের E আর ƛ_c, কম্পটন তরঙ্গ দৈর্ঘ্য ƛ_c=ħ/(m_ec) = 3.9 · 10^−11cm!)এখানে QED কে শক্তিশালী করার কারন হলো ইলেক্ট্রন পজিট্রনের পেয়ার থেকে উচ্চ শক্তির ফোটন, উচ্চ শক্তির ফোটন থেকে ইলেক্ট্রন পজিট্রন পেয়ার বা জোড়া তৈরী করা আর এইটা বার বার ঘটতে থাকা।একটা আল্ট্রা ব্রাইট লেজারের ফোকাস থেকে এই পহিল্ডের তৈরী করা হবে যেখানে মূলত ইলেক্ট্রিক ফিল্ডের তীব্রতা ধরে রাখার জন্য J এর মান মোটামুটি 10^25 W/cm^2 রাখা হয়েছে ক্যালকুলেশনে!

লেজারের ইলেক্ট্রন প্রবাহের সাথে যাতে ইলেক্ট্রন বীমের প্রবাহের সামন্জ্ঞস্য থাকে সেটা ঠিক রাখতে X এর মান E₀/E_S ≥ ১ এর কাছাকাছি রাখা হয়েছে যেখানে X এর ক্যালকুলেশনের ইকোয়েশনটা ঐ তীব্রতা J এর থেকে খুব স হজেই বেরা করা যায় (ইকোয়েশন আর ক্যালকুলেশন দেয়া গেলো না) এই অনুসারে X এরমান দশমিক চার রাখা হয়েছে যদিও এটা ৯০ পর্যন্ত রাখা যায়।

আন্ডারগ্রাউন্ড রেডিয়েশন: মূলত চার্জড কনিকার রেডিয়েশন লস অথবা তেজস্ক্রিয়তার ক্ষয়টাকেই স হজভাবে বলতে পারি QEDর শক্তিশালী ফিল্ড!
এখন যখন X এর মান খুব বেশী তখন একটা জোড়া তৈরীতে যে উচ্চ শক্তির ফোটন নির্গত হয় সেটা আসলে চার্জড কনিকারইe →y , e পরে এই ফোটন মিয়ারে এই শক্তিশালী ফিল্ড খেয়ে ফেলে একটা ইলেক্ট্রন পজিট্রন জোড়ার জন্ম দিয়ে y→ e, p.
এখানে X এর মান ৯০ পর্যন্ত রাখার মানেই হলো উচ্চ শক্তির ইলেক্ট্রন বীমের সাথে আল্ট্রা শক্তির লেজার পালসের ইন্টারেকশনের ফলে অনেকগুলো জোড়ার তৈরী!

এই ছবিটার গ্রাফ দুটো ইলেক্ট্রন পজিট্রন ডিস্ট্রিবিউশন ফাংশন আর তাদের নির্গত হওনের স্পেক্ট্রাম দেখানো হইছে!
বা পাশের ছবিতে ইন্টারেকশনের পর প্রতি সাইকেলে ইলেক্ট্রনের মান 46.6 GeV আর ডানে পাচ সাইকেলের জন্য J ≈ 5 · 10^22W/cm^2 যাতে করে  X≈ 2ξ[GeV ]

এই গ্রাফে দেখানো হইছে জোড়ায় জোড়ায় প্রোডাকশনের হার দীর্ঘ সময় ধরে যেখানে ভূমি বরাবর স্হানাংকে দেখছেন সাইকেল হিসাবে ধরা হইছে!

এখন আমরা সামারাইজ করি আসলে আমরা কি বুঝেছি!

আসলে এখানে যেটা করা হয়েছে সেটা হলো পার্টক্যাল এক্সিলারেটরে দুইটা কাউন্টার ওয়েভ যার অন্যান্য প্যারামিটার ঠিক রাখা হইছে পরে দুইটারে দিছে গুতাগুতি করতে। স্ট্রং ইলেক্ট্রম্যাগনেটিক ফিল্ড তো সলিনয়েডের মাধ্যমেই তৈরী করা হইছে। তো গুতাগুতির ফলে দেখা যাইতাছে যে শুন্য বা ভ্যাকুয়াম অবস্হার সৃষ্টি হইছে খুব অল্প সময়ের জন্য (যদিও এখানে বিশেষ ব্যাবস্হায় ভ্যাকুয়াম পরিস্হিতির সৃষ্টি করা আছে বিশেষ পয়েন্টে) আর বাকি সব রিফর্মেশন পুরান কাহিনী!
আমরা এখান যেটা দেখতে পারি অনেক কোয়ান্টাম লেভেলে যদি এনার্জী স্ট্রিং থেকে তাহকে তাহলে তাদের স্বতঃস্ফূর্ত অংশগ্রহনে তারা শূন্যতা পূরন করে। এটা আল্লাহ নিয়ম করে দিয়েছেন তিনি শূন্য বলে কিছু রাখবেন না তাই সেখানে কোয়ান্টাম গ্রাভিটি বাকি তিনটি শক্তিকে একীভুত করে পার্টিক্যালের সৃস্টি করে যেটা আমি আমার পুচকিশদের জন্য স্ট্রিং থিওরীর ধারাবাহিক লেখায় বোঝাতে চেস্টা করেছি!

এখন কোনো গোয়াড় যদি বলে বসে বিগ ব্যাং তাইলে আসলেই হইছে তাহলে সে বোকা। বিগ ব্যাং হইলো সুপার নোভার মতোই একটা ফেনোমেনা যেটা বিগ বাউন্স থেকে তৈরী করা।

তবে এখানে আলোচনার অনেক সুযোগ আছে।

১) হকিং রেডিয়েশন নিয়ে একটু ভাবি তাহলে আমরা বলতে পারি সময়ের অতি ক্ষুদ্র ভগ্নাংশে এখানে ব্লাক হোলের সৃষ্টি হবার কথা যেহেতু মূলত সংঘর্ষে কিছু মুহুর্তের জন্য তাবৎ এনার্জীর ইন্টিগ্রেশন হয়েছিলো খুবই অল্প একটু জায়গায়। ফলে সিন্ক হোল তৈরী হবার সম্ভাবনার ব্যাপারটা উড়িয়ে দেয়া যায় না। তবে শোয়ার্জাচাইল্ডের ইকোয়েশন নিয়ে ক্যালকুলেশনে আগ্রহী হন, মনে হয় আমি তার সাথে কাজ করতে আগ্রহী যদিও আমার নিজের সময় খুব একটা নেই!
২) আমরা যেটা বিগ বাউন্সের ফলাফল গত ফেনোমেনা বিগ ব্যাং হিসাবে জানি সেখানে আমরা বলি শূন্যের মধ্যে প্রচন্ড চাপে শূন্য স্হানে এনার্জীর কনসেনট্রেশন ছিলো বলেই এত বড় একটা বিগ ব্যাং হলো। তাহলে সেটা ধরে নেয়া যায় বিগ ব্যাং এর আগে কি এই শূন্যটা ছিলো? যেহেতু আমরা ধরেই নিয়েছি বিগ বাউন্স বা কোয়ান্টাম গ্রাভিটেশনাল ল এখন এম থিওরীর একটা শক্ত যোগানদাতা তাহলে ধরে নেয়া যায় আমরা আমাদের মতো বিশাল বিশাল প্যারালাল ইউনিভার্সের অথবা অন্যান্য নিয়মের ইউনিভার্সের মিলিত অথবা কিছু গোলযোগের ফলাফলের সন্তান। ভেবে দেখা যায় কি?

৩) যদি এই শূন্য থেকেই সবকিছুর সৃষ্টি হয় তাহলে এখানে সেই ডাব্লু প্রাইম বোসন আর জেড প্রাইম বোসন নামের ঈশ্বরিক কনিকাগুলোর সৃষ্টি হয়ে থাকতে পারে যদিও আমরা মোটামোটি ধরনা করতে পারি এই কনিকা গুলোর ভর কত হবে আর তাদের ক্ষয়িষ্ঞু সময় কতটা হবে তাহলে সেটার তৈরীও হয়ে থাকতে পারে।

৪) ডার্ক ম্যাটার: এন্টি ম্যাটারের সাথে ডার্ক ম্যাটারের সম্পর্ক আছে বলেই বিশাল একটা অস্তিত্বের মধ্যে এটা স্পেস টাইমের আয়তনের নেগেটিভ কার্ভেচারের সৃষ্টি করে। তাহলে আমরা যদি বর্তমান চেনা জানা সময়ের প্যারামিটার দিয়ে ধরতে যাই তাহলে কি এই ম্যাটারের ডিটেক্ট করাটা আরও কঠিন হয়ে যায় না এত অল্প সময়ের জন্য? আবার এটা পুরাপুরি হালকা কনিকা যার ভর CMB ফোটনের +6.34x10-4 eV এর চেয়েও হালকা যেখানে নিউট্রিনো এবং প্রতি নিউট্রিনোর ভরের পার্থক্য হবে আসলটার .১% (রাফ ক্যালকুলেশন) তাহলে এখানে দেখা যাচ্ছে নিউট্রিনো লেভেলের হালকা কনার জন্য এই এক্সপেরিমেন্টের ব্যাখ্যাটা খাটাতে হলে আরও কিছু সিড়ি পার করতে হবে

৫) এখানে একটা কথা গ্রাভিটেশনাল পটেনশিয়াল এনার্জিকে নেগেটিভ ধরা হয়েছে কেন? মনে হয় যদি আমরা গ্রাভিটেশনাল পটেনশিয়াল এনার্জীর রেন্জ্ঞ ০ থেকে অসীম ধরে নেই, তাহলে স্বভাবতি গ্রাভিটেশনাল ফিল্ডের এনার্জী বডির কাছাকাছি তে নেগেটিভ হয়ে যায়।
U = -Gmm/r
এখানে অটোমেটেডে ক্যালকুলেশনের একটা সুন্দর লিংক আছে।

৬) আরেকটা ব্যাপার হলো শূন্যতা ম্যাটার এন্টম্যাটার তৈরীতে নিজেই অবদান রাখে। তাহলে সাধারনভাবে আমরা একটু চিন্তা করি (এখানে ম্যাক্রো ওয়ার্ল্ডের একটা ফেনোমেনা উদাহরন হিসেবে দেই) যদি একটা স্পেস শীপ চলা শুরু করছে মহাবিশ্ব দিয়ে এবং দেখা যাচ্ছে তাতে কোনো জ্বালানীরও দরকার হচ্ছে না। দরকার হচ্ছে শূন্যতা যেখানে থেকে সে ইচ্ছা করলেই ম্যাটার এন্টিম্যাটার তৈরী করে তা থেকে দুটোকে সেপারেট করে কাজ করতে পারবে...তাহলে এটা কজালিটি ভেঙ্গে ফেলছে যদি আমি ঠিক মতো বুঝাতে পারি!

৭) আবার থার্মোডাইনামিক্সের প্রথম সূত্রানুসারেও এখানে একটা সমস্যা। আমরা জানি শক্তি রূপান্তর হয় কিন্তু এখানে শূন্য থেকে ম্যাটার এন্টিম্যাটার বা তার কনভারসন চলছে, অথবা এখানে কেউ যদি বলে পারপাচুয়াল এনার্জীর কথা তাহলে সেটাও সমর্থন করছে।

৮) আবার আরেকটা সমস্যা হলো মহাবিশ্ব প্রসারনশীল, তার মানে স্হানাংকে যদি বাড়তে তাহলে এখানে কোনো স্পেসশীপ এই কাজটা শুরু করে তাহলে মহাবিশ্বের প্রসারনতা ধীর হয়ে যাবে? ব্যাপারটা কি হাস্যকর মনে হলো?

আর যদি তাই হয় তাহলে আমরা এভাবে বলতে পারি শুধু এনার্জী বা শক্তি না, সময়/স্হান/বস্তু সবকিছুই একে অপরে রূপান্তর সম্ভব!

অবশ্য এখানে আমি একটা ফেনোমেনা উল্লেখ করতে পারি হকিং বেশ কয়েকবছর আগে একটা ক্যালকুলেশনে দেখিয়েছেন যে ব্লাক হোলের কাছাকাছি এক জোড়া ইলেক্ট্রন-পজিট্রনের সৃষ্টি হতে পারে শূন্য থেকেই এবং এখানে এনার্জীটা ব্যালান্স করা হইছে ব্লাক হোলের ভর কমিয়ে যদিও এটা নিউট্রন তারা ওখানে কাজ করবেন না!

একটু ভেবে দেখুন অনেক কিছু ভাবনার খোড়াক আছে এই এক্সপেরিমেন্টে। যদি এই প্রশ্নটার উত্তর ভুল প্রমান করতে পারেন তাহলে এটাও প্রমান করতে পারবেন এই এক্সপেরিমেন্টের পেরিফেরাল এনভায়রনমেন্ট পরম শূন্য ছিলো না!সাপ্লিমেন্ট হিসাবে এখানে ঘুরে আসতে পারেন

আরও অনেক কিছুই এখানে থেকে ডিরাইভ করার সম্ভাবনা আছে। আপনারা ভেবে দেখুন! আপাতত মাথায় এতটুকুই আসছে তবে বলে রাখি এটা থিওরীতে অনেক আগেই জানা গেছে, বাকি যেটা হয়েছে সেটা হলো এর প্রকৌশল গত পরীক্ষা! তবে আরও অনেক কিছুই লেখার ইচ্ছা ছিলো শুধু এক এক্সপেটিমেন্টের উপর, কিন্তু মনে হয় অলস পাঠক যারা তারা এখান থেকে আরও কিছু বের করুক। আমি ফিজিক্সের ছাত্র না, পার্টিক্যাল ফিজিক্স আর সাইড কিক পড়ালেখা, যারা ফিজিক্সের ছাত্র তারা এসব নিয়ে কথা বলবে, আলোচনা করবে আর এই ব্লগে এমন অনেক ফিজিক্সের ছাত্র আছেন।মনে তাদের অলস মস্তিষ্ক অথবা ধান্ধায় ঘোড়া অন্য জায়গায় জীবন জীবিকায় মন দেয়া মাথাগুলোকে একটু সময় দিতে বলি, অন্তত আমি চাই, আমাদের দেশে সেই সত্যেন বোসের মতো লোক আবারও ফিরে আসুক!

ভালো থাকুন!

উল্লেখ্য লেখাটা সামহোয়ারে লিখেছি, এখানে দেবার উদ্দেশ্য হলো এখানে ইকোয়েশন গুলো দেয়া যায়! সেটাই টেস্ট করলাম। এই পোস্টে আরও ইকোয়েশন আর সাথে কিছু গানিতিক তথ্য যুক্ত হবে। সময় নেই দেখে আপাতত এতটুকু টেস্ট করলাম!

মিশিগান ইউনির খবরে লিংক!