অ্যারিস্টোটলের বিশ্বাস ছিল ব্রক্ষ্মন্ডের সমস্ত পদার্থ চারটি মৌলিক উপাদান দিয়ে গঠিত। ক্ষিতি (earth), মরুৎ (air), অগ্নি (fire) এবং অপ (water)। এই উপাদানগুলির উপরে দুটি বল ক্রিয়াশীলঃ মহাকর্ষ- ক্ষিতি এবং আপের ডুবে যাবার প্রবণতা এবং লঘুত্ব- মরুৎ এবং অগ্নির উপরে ওঠার প্রবণতা। মহাবিশ্বের উপাদানগুলিকে পদার্থ এবং বলে বিভাজন আজও ব্যবহার করা হয়।

অ্যারিস্টোটলের বিশ্বাস ছিল পদার্থ অবিচ্ছিন্ন, অর্থাৎ পদার্থের একটা টুকরোকে ক্ষুদ্রতর এবং ক্ষুদ্রতর অংশে ভাগ করা সম্ভব। এই ভাগ করার কোন সীমা নেই। এমন কোন পদার্থ কণিকা পাওয়া সম্ভব নয় যাকে ভাগ করা যায় না। ডেমোক্রিটাসের মতো দু-একজন গ্রীক কিন্তু বিশ্বাস করতেন, পদার্থ জন্মগত ভাবেই দানাদার (grainy) এবং সমস্ত পদার্থই বহু সংখ্যক নানা ধরনের পরমাণু দিয়ে গঠিত [গ্রীক ভাষায় পরমাণু (atom) শব্দের অর্থ “অবিভাজ্য”] এই দ্বন্দ্ব শতাব্দীর পর শতাব্দী ধরে চলেছিল। তবে কোন পক্ষেই কোনো বাস্তব সাক্ষ্য পাওয়া যায় নি। কিন্তু ১৮০৩ সালে ব্রিটিশ রাসায়নিক এবং পদার্থবিদ জন ডালটন (John Dalton) দেখালেন, রাসায়নিক যৌগগুলি (chemical compound) সব সময়েই একটি বিশেষ অনুপাতে মিশ্রণের ফলে হয়। এ তথ্য দিয়ে ব্যাখ্যা করা যায় পরমাণুগুলির বিশেষ বিশেষ এককে গোষ্ঠীবদ্ধ হওয়া। এগুলির নাম তিনি দিয়েছিলেন অণু। কিন্তু, এই শতাব্দীর প্রথম দিকটা পর্যন্ত চিন্তাধারার এই দুটি দলের যুক্তি তর্কের পরমাণুবাদীদের সপক্ষে চরম মীমাংসা হয় নি। একটি গুরুত্বপূর্ণ ভৌত সাক্ষ্য উপস্থিত করেছিলেন আইনস্টাইন। বিশিষ্ট অপেক্ষবাদ সম্পর্কীয় বিখ্যাত গবেষণাপত্র প্রকাশের কয়েক সপ্তাহ আগে ১৯০৫ সালে তিনি দেখিয়েছিলেন। ব্রাউনীয় গতিকে একটি তরল পদার্থের অনুগুলির সঙ্গে ধূলিকণার সংঘর্ষ দিয়ে ব্যাখ্যা করা যায়। একটি তরল পদার্থের ভাসমান ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র ধূলিকণার এলোমেলো এবং অনিয়মিত গতিকে বলা হয় ব্রাউনীয় গতি।

এই পরমাণুগুলি আসলে অবিভাজ্য নয়- এর ভিতরেই এই সন্দেহ হওয়া শুরু হয়েছিল। কয়েক বছর আগে কেমব্রিজের ট্রিনিটি কলেজের জে. জে. টমসন (JJ. Thomson) নামে একজন ফেলো ইলেক্ট্রন নামক একটি ক্ষুদ্র পদার্থকণার অস্তিত্ব প্রদর্শন করেছিলেন। এই কণার ভর লঘুতম পরমাণুর ভরের এক সহস্রাংশের চাইতেও কম। তিনি আধুনিক টি.ভি.র পিকচার টিউবের মত একটি যন্ত্র ব্যবহার করেছিলেন। উত্তাপে রক্তবর্ণ একটি ধাতব ফিলামেন্ট থেকে ইলেকট্রন নির্গত হয়। যেহেতু ইলেকট্রনগুলির আধান অপরা (negative) সেইজন্য একটা ফসফরাস মাখানো পর্দার অভিমুখে তাদের ত্বরণ সৃষ্টি করার জন্য একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র ব্যবহার করা যেত। ইলেকট্রনগুলি পর্দায় আঘাত করলে আলোর ঝলক সৃষ্টি হতো। অনতিবিলম্বেই বোঝা গিয়েছিল ইলেকট্রনগুলি নিশ্চয়ই নির্গত হয় পরমাণুগুলির ভিতর থেকে। শেষ পর্যন্ত ব্রিটিশ পদার্থবিদ আরনেস্ট রাদারফোর্ড (Ernest Rutherford) ১৯১১ সালে দেখাতে সমর্থ হন- পরমাণুগুলিরও একটি অভ্যন্তরীণ গঠন আছে। তাদের গঠনে রয়েছে পরা (positive) আধান সম্পন্ন একটি কেন্দ্রিক (nucleus)। তার চতুষ্পার্শ্বে আবর্তিত হচ্ছে কতগুলি ইলেকট্রন। তেজস্ক্রিয় পরমাণুগুলি থেকে বিকিরিত পরা আধান সম্পন্ন α (আলফা) কণিকাগুলির পরমাণুর সঙ্গে সংঘর্ষ হলে তাদের গতিপথে যে বিচ্যুতি হয় সেটা বিচার করেই তিনি এই সিদ্ধান্তে এসেছিলেন।

প্রথমে মনে হয়েছিল পরমাণুর কেন্দ্রক একাধিক ইলেক্ট্রন এবং বিভিন্ন সংখ্যক পরা আধান যুক্ত কণিকার দ্বারা গঠিত। এগুলির নাম দেওয়া হয়েছিল প্রোটন। আসলে গ্রীক শব্দ প্রোটসের অর্থ প্রথম। কারণ তখন বিশ্বাস ছিল এগুলিই বস্তু গঠনের মূলগত একক। কিন্তু ১৯৩২ সালে কেমব্রিজে রাদারফোর্ডের সহকর্মী জেমস চ্যাডউইক (James Chadwick) আবিষ্কার করলেন কেন্দ্রকে আর একটি কণাও থাকে তার নাম নিউট্রন। এর ভর প্রোটনের মতোই কিন্তু এর কোনো বৈদ্যুতিক আধান নেই। এই আবিষ্কারের জন্য চ্যাডউইক নোবেল পুরস্কার পান এবং কেমব্রিজের  গনভিল ও কাইয়াস কলেজের মাস্টার নির্বাচিত হন (আমি এখন এই কলেজের ফেলো)। পরে তিনি মাস্টার পদ ত্যাগ করেন। এর কারণ, ফেলোদের সঙ্গে তাঁর মতানৈক্য ঘটে। যুদ্ধের পর একদল তরুণ ফেলো ফিরে এসে অনেক প্রাচীন ফেলোর বিরুদ্ধে ভোট দিয়ে তাঁদের কলেজ থেকে বহিষ্কৃত করেন। এই পুরানো ফেলোরা বহুদিন কলেজের অনেক পদ অধিকার করে ছিলেন । এই ঘটনা নিয়ে কলেজে তিক্ত দ্বন্দ্ব সৃষ্টি হয়েছিল আমার আসার আগেই। আমি এ কলেজে যোগদান করি এ বিবাদের একেবারে শেষ দিকে ১৯৬৫ সালে। তখন এই ধরণের মতানৈক্যের জন্য আর একজন নোবেল পুরস্কার বিজয়ী স্যার নেভিল মট (Sir Nevil Mott) পদত্যাগ করতে বাধ্য হন।

বছর কুড়ি আগে পর্যন্ত মনে হয়েছিল প্রোটন এবং নিউট্রনই “মৌল কণা” (elementary particle)। কিন্তু কতগুলি পরীক্ষায় প্রোটনের সঙ্গে প্রোটনের সংঘর্ষ ঘটানো হয়। কিম্বা সংঘর্ষ ঘটানো হয় দ্রুতগামী ইলেক্ট্রনের সঙ্গে। প্রোটনের এই পরীক্ষাগুলি থেকে নির্দেশ পাওয়া যায় আসলে এগুলিও ক্ষুদ্রতর কণা দ্বারা গঠিত। ক্যালটেক পদার্থবিদ মারে গেলম্যান (Murray Gell Mann) এই কণাগুলির নাম দেন কার্ক (quark)। এই গবেষণার জন্য তিনি ১৯৬৯ সালে নোবেল প্রাইজ পান। এ নামের উৎপত্তি হয় জেমস জয়েসের একটা হেয়ালী কবিতা “Three quarks for Muster Mark!” থেকে। কার্ক শব্দের উচ্চারন হওয়া উচিত quart- এর মতো, তবে শেষে t- এর বদলে k হবে কিন্তু সাধারণত উচ্চারণ করা হয় লার্কের মতো।

কার্ক অনেক রকমের আছে। মনে হয় কার্ক রয়েছে অন্তত ছটি সুগন্ধের (flavor)। এগুলির নাম নিচু (down), অজানা (strange), মোহিত (charmed), সবার নিচে (bottom) এবং সবার উপরে (top)। প্রতিটি সুগন্ধেরই আবার তিনটি রং (color): লাল, সবুজ, নীল (জোরালো ভাবে বলা উচিত, এই শব্দগুলি শুধুমাত্র নাম। কার্কের আকার দৃশ্যমান আলোকের তরঙ্গদৈর্ঘ্যের চাইতে অনেক ছোট। সুতরাং স্বাভাবিক অর্থে যাদের রং বলা হয় সেরকম কিছু তাদের নেই। এ শব্দগুলির একটিই অর্থঃ আধুনিক পদার্থবিদরা নতুন কণিকা এবং পরিঘটনার নামকরণে  অনেক বেশি কল্পনাশক্তির অধিকারী। তাঁরা শুধুমাত্র গ্রীক শব্দে আবদ্ধ থাকেন না।!) প্রতিটি প্রোটন কিম্বা নিউটন তিনটি কার্ক দিয়ে গঠিত। প্রতিটির এক একটি রং। একটা প্রোটনের রয়েছে দুটি উঁচু কার্ক (up quark) এবং একটা নিচু কার্ক (down)। নিউট্রনে রয়েছে দুটি নিচু (down) কার্ক আর একটি উঁচু কার্ক। অন্য কার্ক দিয়েও আমরা কণিকা বানাতে পারি। অজানা (strange), মোহিত (charmed), সবার নিচে (bottom) এবং সবার উপরে (top)। কিন্তু এ সবগুলিরই ভর অনেক বেশি এবং দ্রুত অবক্ষয় হয়ে তারা প্রোটনে এবং নিউট্রনে পরিণত হয়।

এখন আমরা জানি পরমাণু কিম্বা তার ভিতরকার প্রোটন নিউট্রন কোনোটাই অবিভাজ্য নয়। সুতরাং প্রশ্ন হল, সত্যিকারের মৌল কণা অর্থাৎ যা দিয়ে সমস্ত জিনিস তৈরি হয়েছে সেগুলি কি? আলোকের তরঙ্গদৈর্ঘ্য একটি পরমাণুর আকারের চাইতে বড়। সুতরাং সাধারণভাবে পরমাণু দেখার কোন আশাই নেই। অতএব আমাদের প্রয়োজন তার চাইতেও অনেক ক্ষুদ্র তরঙ্গদৈর্ঘ্য সম্পন্ন কিছু। আগের অধ্যায়ে আমরা দেখেছি কোয়ান্টাম বলবিদ্যার মতে সমস্ত কণাই আসলে তরঙ্গ এবং শক্তি যত বেশি অনুরূপ তরঙ্গ তত ছোট। সুতরাং আমাদের প্রশ্নের সব চাইতে ভাল উত্তর হল, কতটা কণিকাশক্তি (particle energy) আমাদের হাতে আছে। তার কারণ তার উপরে নির্ভর করবে কতটা ক্ষুদ্র মানের দৈর্ঘ্য আমরা দেখতে পাব। এই কণিকা শক্তি মাপনের সাধারণ এককের নাম ইলেক্ট্রন ভোল্ট (টমসনের ইলেক্ট্রন নিয়ে পরীক্ষাতে আমরা দেখেছি তিনি ইলেক্ট্রনের ত্বরণের জন্য বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র ব্যবহার করেছিলেন। এক ভোল্টের একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র থেকে একটা ইলেক্ট্রন যে শক্তি সংগ্রহ করে তাকে বলে এক ইলেক্ট্রন ভোল্ট)। ঊনবিংশ শতাব্দীতে যে কণিকাশক্তির ব্যবহার জানা ছিল সেটা হল, আগুন জ্বালার সময় কিম্বা ঐ রকম কোনো রাসায়নিক ক্রিয়ার সময় উদ্ভূত কয়েকটি ইলেক্ট্রন ভোল্ট মাত্র। তখন মনে করা হত, পরমাণুই ক্ষুদ্রতম একক। রাদারফোর্ডের পরীক্ষাতে α (আলফা) কণিকাগুলির শক্তি ছিল বহু মিলিয়ন ইলেক্ট্রন ভোল্ট। আরো আধুনিক কালে আমরা শিখেছি কি করে বিদ্যুৎ-চুম্বক ক্ষেত্রের সাহায্যে কণিকাগুলিকে প্রথমে কয়েক মিলিয়ন ইলেক্ট্রন ভোল্ট শক্তি দান করা যায় এবং তারপর দান করা যায় হাজার হাজার মিলিয়ন ভোল্ট শক্তি। এভাবেই আমরা জানতে পেরেছি কুড়ি বছর আগে যেগুলিকে মৌলকণা ভাবা হত, সেগুলিও ক্ষুদ্রতর কণা দ্বারা গঠিত। আমরা যদি উচ্চতর শক্তিতে পৌঁছাই, তাহলে কি দেখা যাবে এই কণাগুলি আরো ক্ষুদ্র কণিকা দ্বারা গঠিত? এটা নিশ্চয়ই সম্ভব। কিন্তু আমাদের সত্যসত্যই তাত্ত্বিক যুক্তি রয়েছে, যার দরুন আমরা বিশ্বাস করতে পারি যে প্রকৃতির গঠনের অন্তিম মৌলকণা সম্পর্কে আমরা জেনেছি কিম্বা জানার অত্যন্ত কাছাকাছি এসে পড়েছি।

আগের অধ্যায়ে আমরা যে তরঙ্গ কণিকা দ্বৈততা সম্পর্কে আলোচনা করেছি, তার সাহায্যে আলোক এবং মহাকর্ষ সমেত মহাবিশ্বের সব কিছুই কণিকার বাগ্বিধিতে প্রকাশ রা যায়। এই কণিকাগুলির একটি ধর্মের নাম চক্রণ (spin)। চক্রণ সম্পর্কে ভাববার একটি পদ্ধতি হল এগুলিকে এক একটি অক্ষে (axis) ঘূর্ণায়মান লাটিম ভাবা। এতে কিন্তু ভুল হতে পারে। কারণ কোয়ান্টাম বলবিদ্যা আমাদের বলে কণিকাগুলির কোনো সুসংজ্ঞিত (well-defined) অক্ষ নেই। একটি কণিকার চক্রণ বলতে বাস্তবে যা বোঝায় সেটা হল বিভিন্ন অভিমুখ থেকে সেটা কি রকম দেখায়। একটি কণিকার চক্রণ (spin) যদি শূন্য হয় তাহলে

চিত্রঃ ৫.১

সেটা একটা বিন্দুর মতোঃ যে কোনো দিক থেকে সেটা একই রকম দেখাবে (চিত্র ৫.১-i)। কণিকার চক্রণ ১ হলে সেটা একটা তীরের মতো, এক এক দিক থেকে সেটা দেখতে এক এক রকম (চিত্র ৫.১- ii)। শুধুমাত্র যদি পূর্ণভাবে আবর্তিত (৩৬০ ডিগ্রী) হয়, তা হলেই কণাটিকে এক রকম দেখাবে। দুই চক্রণ বিশিষ্ট কণিকা একটি দুমুখী তীরের মতো (চিত্র ৫.১-iii), অর্ধবৃত্ত পথে আবর্তিত হলে (১৮০ ডিগ্রী) সেটাকে এক রকম দেখাবে। একইভাবে উচতর চক্রণাবিশিষ্ট কণিকাগুলিকে একই রকম দেখাবে, যদি সেগুলিকে পূর্ণ আবর্তনের ক্ষুদ্রতর ভগ্নাংশ পরিমাণ ঘোরানো যায়। এই পর্যন্ত ব্যাপারটা সহজবোধ্য (failr straight forward) কিন্তু উল্লেখযোগ্য ব্যাপার হল, এমন অনেক মৌলকণা আছে, যেগুলিকে ঠিক একটি আবর্তনে এক রকম (look the same) দেখায় না। সেগুলিকে এক রকম দেখায় দুটি আবর্তনে। বলা হয় এই মৌল কণাগুলির চক্রণ অর্ধেক (১/২)।

মহাবিশ্বের সমস্ত জানিত কণিকাগুলিকে দুই গোষ্ঠিতে ভাগ করা যায়ঃ যে সমস্ত কণিকার চক্রণ (spin) অর্ধেক, পৃথিবীর সমস্ত পদার্থই সেই কণিকাগুলি দিয়ে গঠিত এবং যে সমস্ত কণিকার চক্রণ (spin) ০, ১ এবং ২, আমরা দেখতে পাব সেগুলি দিয়েই পদার্থকণিকার অন্তর্বর্তী বল তৈরি হয়। পদার্থ কণাগুলি পাউলির অপবর্জন নীতি (Pauli’s exclusion principle) নামক নীতি মেনে চলে। এ নীতি ১৯২৫ সালে অষ্ট্রীয় পদার্থবিদ উলফগ্যাং পাউলি (wolfgang Pauli) আবিষ্কার করেন। এ আবিষ্কারের জন্য তিনি ১৯৪৫ সালে নোবেল প্রাইজ পেয়েছিলেন। তিনি ছিলেন তাত্ত্বিক পদার্থবিদদের মূল আদর্শ (archetypal)। তাঁর সম্পর্কে কথিত আছে, এমন কি একই শহরে তাঁর উপস্থিতিও বৈজ্ঞানিক পরীক্ষাগুলিকে গোলমাল করিয়ে দিত। পাউলির অপবর্জন নীতির বক্তব্যঃ দুটি সমরূপ (similar) কণা একই অবস্থায় থাকতে পারে না। অর্থাৎ অনিশ্চয়তাবাদ অনুমোদিত সীমার ভিতরে দুটি কণারই একই অবস্থান এবং একই গতিবেগ থাকতে পারে না। অপবর্জন নীতি বিনিশ্চায়ক (crucial)। কারণঃ চক্রণ ০, ১ এবং ২ বিশিষ্ট কণাগুলি দ্বারা সৃষ্ট বলের প্রভাবে পদার্থগুলি কেন চুপসে অত্যন্ত ঘন অবস্থায় পৌঁছায় না, অপবর্জন নিতি সেটা ব্যাখ্যা করে। পদার্থ কণাগুলির অবস্থান অত্যন্ত সন্নিকটে হলে তাঁদের গতিবেগে পার্থক্য থাকবেই। এর অর্থ হবে কণাগুলি একই অবস্থায় বেশিক্ষণ থাকবে না। পৃথিবী যদি অপবর্জন নীতি ছাড়া সৃষ্ট হতো, তা হলে কার্কগুলি বিচ্ছিন্ন সুসংজ্ঞিত প্রোটন এবং নিউট্রন গঠন করত না। আবার এগুলিও ইলেক্ট্রন সহযোগে বিচ্ছিন্ন সুসংজ্ঞিত পরমাণু গঠন করতে পারত না। তারা সবাই চুপসে মোটামুটি এক রকম ঘন একটি “সুপ” (soup) তৈরি করত।

ইলেক্ট্রন এবং অর্ধেক চক্রণ বিশিষ্ট কণিকাগুলি সম্পর্কে ১৯২৮ সালের আগে সঠিক উপলব্ধি হয় নি। সে বছরে পল ডিরাক (Paul Dirac) একটি তত্ত্ব উপস্থিত করেন। তিনি পরে কেমব্রিজে গণিতশাস্ত্রের লুকেসিয়ান (Lucasian) অধ্যাপক নির্বাচিত হন (এক সময় নিউটন এই অধ্যাপক পদে ছিলেন বরং এই পদে এখন আমি রয়েছি)। ডিরাক-এর তত্ত্বইএই ধরনের প্রথম তত্ত্ব যার সঙ্গে কোয়ান্টাম বলবিদ্যা এবং বিশিষ্ট অপেক্ষবাদের সঙ্গতি রয়েছে। ইলেক্ট্রনের কেন অর্ধেক চক্রণ রয়েছে এবং সম্পূর্ণ একটি আবর্তনে তাকে কেন একই রকম দেখায় না, অথচ দুটি আবর্তনে দেখায়- এই প্রশ্নগুলি ডিরাকের তত্ত্ব গাণিতিকভাবে ব্যাখ্যা করেছে। এই তত্ত্ব আর একটি ভবিষ্যদ্বাণী করেঃ ইলেক্ট্রনের নিশ্চয়ই একটি জুড়ি থাকবে। অর্থাৎ থাকবে একটি বিপরীত ইলেক্ট্রন (anti electron) কিম্বা পজিট্রন। ১৯৩২ সালে পজিট্রন আবিষ্কৃত হয়। ফলে ডিরাকের তত্ত্বের সত্যতা প্রমাণিত হয়। এই আবিষ্কার ১৯৩৩ সালে ডিরাকের নোবেল পুরস্কার প্রাপ্তির পথিকৃৎ। আমরা এখন জানি প্রতিটি কণিকারই একটি বিপরীত-কণিকা (anti-particle) আছে। তার সঙ্গে কণিকাটি বিনাশপ্রাপ্ত (annihilated) হতে পারে (ফলবাহী কণাগুলির ক্ষেত্রে বিপরীত কণিকা এবং কণিকাটি অভিন্ন)। বিপরীত কণিকার দ্বারা গঠিত বিপরীত-পৃথিবী এবং বিপরীত মানুষও থাকতে পারে। কিন্তু আপনার বিপরীত সত্তার সঙ্গে দেখা হলে তার সঙ্গে করমর্দন করবেন না। তা করলে আপনারা দুজনেই একটা বিরাট আলোর ঝলকে মিলিয়ে যাবেন। বিপরীত কণিকার তুলনায় সাধারণ কণিকাগুলির সংখ্যা এত বেশী মনে হয় কেন? এ প্রশ্ন খুবই গুরুত্বপূর্ণ। এই অধ্যায়ের শেষে আমি সে প্রশ্নে ফিরে আসব।

কোয়ান্টাম বলবিদ্যায় অনুমান করা হয়- পদার্থ কণিকাগুলির অন্তর্বর্তী বল কিম্বা পারস্পারিক প্রতিক্রিয়াগুলি পূর্ণক্রিয়াগুলি পূর্ণসংখ্যায় চক্রণ (spin) বিশিষ্ট কণা দ্বারা বাহিত হয়। যেমন- ০, ১ এবং ২। আসলে যা ঘটে তা হলঃ ইলেক্ট্রন কিম্বা কার্কের মতো একটা পদার্থ কণিকা একটি বলবাহী কণিকা নিক্ষেপ করে। এই নিক্ষেপে (emission) যে প্রত্যাগতি (recoil) হয়, তার ফলে পদার্থ কণাটির গতিবেগের পরিবর্তন হয়। বলবাহী কণিকাটির সঙ্গে তখন অন্য একটি পদার্থ কণিকার সংঘর্ষ হয়। ফলে বলবাহী কণিকাটি বিশোষিত হয় (absorbed)। এই সংঘর্ষের ফলে দ্বিতীয় কণিকাটির গতিবেগের পরিবর্তন হয়, ঠিক যেন দুটি পদার্থ কণিকার ভিতরে একটি অন্তর্বর্তী বল ছিল।

বলবাহী কণিকাগুলির একটি গুরুত্বপূর্ণ ধর্ম হল, তারা অপবর্জন নীতি মানে না (exclusion principle)। এর অর্থ হল কতগুলি কণিকার বিনিময় হবে তার সংখ্যার কোনো সীমা নেই। সুতরাং তা থেকে একটি শক্তিশালী বল উৎপন্ন হতে পারে। কিন্তু বলবাহী কণিকাগুলির ভর বেশী হলে, সেগুলি তৈরি করা (produce) এবং বেশী দূরত্বে বিনিময় করা (exchange) খুব কঠিন হবে। সুতরাং তারা যে বল বহন করবে তার পাল্লা (range) হবে কম। অন্যদিকে যদি বলবাহী কণিকাগুলির নিজস্ব কোনো ভর না থাকে তাহলে বলগুলির বিনিময় হয় সেগুলি কল্পিত (virtual) কণিকা। কারণ কণিকা অভিজ্ঞাপক যন্ত্রে তাঁদের “বাস্তব (real)” কণিকার মতো প্রত্যক্ষভাবে সনাক্ত করা যায় না। কিন্তু তাদের অস্তিত্ব আমরা জানতে পারি। তার কারণ, তাঁদের একটা মাপনযোগ্য অভিক্রিয়া রয়েছে। তারা পদার্থ কণিকাগুলির অন্তর্বর্তী বল সৃষ্টি করে। কোনো কোনো অবস্থায় ০.১ কিম্বা ২ চক্রণ (spin) বিশিষ্ট কণাগুলি বাস্তব কণিকারূপে বিদ্যমান থাকে। তখন তাদের প্রত্যক্ষভাবে সনাক্ত করা সম্ভব। চিরায়ত পদার্থবিদ্যায় যাকে তরঙ্গ বলে ঐ কণিকাগুলিকে তখন আমাদের সেই রকমই মনে হবে। যেমন, আলোক তরঙ্গ কিম্বা মহাকর্ষীয় তরঙ্গ। পদার্থ কণিকাগুলি কল্পিত (virtual) বলবাহী কণিকা বিনিময় দ্বারা যখন পারস্পারিক প্রতিক্রিয়ায় লিপ্ত হয় সেই সময় ওগুলি (অর্থাৎ ০, ১ কিম্বা ২ চক্রণ সম্পন্ন বাস্তব কণিকা-অনুবাদক) নির্গত হতে পারে। (উদাহরণঃ দুটি ইলেক্ট্রনের মধ্যবর্তী বৈদ্যুতিক বিকর্ষণ বলের কারণ দুটি কল্পিত ফোটন বিনিময়। এই ফোটনগুলিকে কখনোই প্রত্যক্ষভাবে সনাক্ত করা যায় না। কিন্তু একটি ইলেক্ট্রন যদি আর একটিকে অতিক্রম করে তাহলে বাস্তব ফোটনও নিক্ষিপ্ত হতে পারে, সেগুলিকেই আমরা আলোক তরঙ্গ বলে সনাক্ত করতে পারি)।

বাহিত বলের শক্তি এবং যে সমস্ত কণিকার সঙ্গে তাদের প্রতিক্রিয়া হয় সেই অনুসারে বলবাহী কণিকাগুলিকে চারটি শ্রেণীতে বিভক্ত করা যায়। একটু জোরের সঙ্গেই বলা উচিতঃ এই চারটিও শ্রেণীতে বিভাগ মনুষ্যকৃত। আংশিক তত্ত্ব গঠন করতে গেলে এই রকম বিভাজনে সুবিধা হয় কিন্তু গভীরভাবে কিছুর অনুরূপ এই বিভাজন নাও হতে পারে। অধিকাংশ পদার্থবিদেরই আশা তাঁরা শেষ পর্যন্ত এমন একটা ঐক্যবদ্ধ তত্ত্ব আবিষ্কার করবেন, যার সাহায্যে বলের বিভিন্ন দিক রূপে চারটি বলকে ব্যাখ্যা করা যাবে। আসলে অনেকেই বলবেন আজকের পদার্থবিদ্যার প্রধান লক্ষ্য এটাই। ইদানিং চারটি বলের ভিতরে তিনটি বলকে ঐক্যবদ্ধ করার সফল প্রচেষ্টা হয়েছে। এ অধ্যায়ে আমি সে প্রচেষ্টাগুলির বিবরণ দেব। অবশিষ্ট শ্রেণীকে অর্থাৎ মহাকর্ষকে ঐক্যবদ্ধ করার প্রশ্ন আমি পরবর্তী কালের জন্য রেখে দেব।

প্রথম শ্রেণী হল মহাকর্ষীয় বল। এই বল মহাবিশ্বব্যাপী অর্থাৎ প্রতিটি কণিকাই তার নিজস্ব ভর কিম্বা শক্তি অনুসারে মহাকর্ষীয় বল বোধ করে। চারটি বলের ভিতরে মহাকর্ষীয় বল দুর্বলতম এবং এবিষয়ে অন্য বলগুলির সঙ্গে তার পার্থক্য অনেকটা (by a long way)। এই বল এত দুর্বল যে দুটি বিশেষ ধর্ম না থাকলে এ বল আমাদের নজরেই আসত না। সে দুটি হলঃ বহু দূরত্বে এ বল ক্রিয়া করতে পারে এবং এ বল সব সময়েই আকর্ষণ করে। এর অর্থঃ একটি বৃহৎ বস্তুপিন্ডের অন্তর্বর্তী একক কণিকাগুলির অত্যন্ত দুর্বল মহাকর্ষীয় বল সংযুক্ত হয়ে একটি লক্ষণীয় বল উৎপাদন করতে পারে, উদাহরণঃ পৃথিবী এবং সূর্য। অন্য তিনটি বলগুলির হয় পাল্লা (range) ছোট কিম্বা কখনো তারা আকর্ষণকারী, কখনো তারা বিকর্ষণকারী। সুতরাং তাদের পরস্পরকে বাতিল করার প্রবণতা রয়েছে। কোয়ান্টাম বলবিদ্যার দৃষ্টিভঙ্গিতে, মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রে দুটি পদার্থ কণার অন্তর্বর্তী বল বহন করে গ্র্যাভিটন (গ্রাভিতন) নামক দুটি চক্রণ (spin) বিশিষ্ট একটি কণিকা, এই কণিকার নিজস্ব কোনো ভর নেই, সে জন্য সে যে বল বহন করে তার পাল্লা দীর্ঘ। বলা হয়ঃ সূর্য এবং পৃথিবীর অন্তর্বর্তী মহাকর্ষীয় বল পারস্পারিক গ্র্যাভিটন (graviton) বিনিময় থেকে উদ্ভূত, এই কণিকাগুলি যদিও কল্পিত (virtual) তবুও তারা নিশ্চিতভাবে একটি মাপনযোগ্য ক্রিয়ার সৃষ্টি করে। তারা পৃথিবীকে সূর্য প্রদক্ষিণ করায়। চিরায়ত পদার্থবিদরা যাকে মহাকর্ষীয় তরঙ্গ বলতেন, সেগুলি আসলে বাস্তব গ্র্যাভিটন (graviton)। মহাকর্ষীয় তরঙ্গগুলি খুব দুর্বল। সেগুলি সনাক্ত করা এত কঠিন যে কখনোই সেগুলিকে পর্যবেক্ষণ করা যায় নি।

পরের শ্রেণীর নাম বিদ্যুৎ-চুম্বকীয় বল। এই বলের ইলেক্ট্রন এবং কার্কের (quark) মতো বৈদ্যুতিক আধান বিশিষ্ট কণিকার সঙ্গে পারস্পারিক ক্রিয়া হয় কিন্তু গ্র্যাভিটনের (graviton) মতো আধান বিহীন কণিকার সঙ্গে কোনো পারস্পারিক ক্রিয়া হয় না। দুটি ইলেক্ট্রনের অন্তর্বর্তী বিদ্যুৎ-চুম্বকীয় বল মহাকর্ষীয় বলের চাইতে মিলিয়ন মিলিয়ন মিলিয়ন মিলিয়ন মিলিয়ন মিলিয়ন মিলিয়ন (একের পিঠে বিয়াল্লিশটা শূন্য) গুণ শক্তিশালী। বৈদ্যুতিক আধান কিন্তু দু’রকমের পরা (positive) এবং অপরা (negative)। দুটি পরা আধানের অন্তর্বর্তী বল বিকর্ষণকারী তেমনি দুটি অপরা (negative) আধানের অন্তর্বর্তী বল বিকর্ষণকারী। কিন্তু একটি পরা এবং একটি অপরা আধানের অন্তর্বর্তী বল আকর্ষণকারী। সূর্য কিম্বা পৃথিবীর মতো একটি বৃহৎ বস্তুপিন্ডে প্রায় সম সংখ্যক পরা এবং অপরা আধান রয়েছে। সুতরাং একক বস্তিপিন্ডগুলির অন্তর্বর্তী আকর্ষণকারী এবং বিকর্ষণকারী বলগুলি পরস্পরকে প্রায় বাতিল করে দেয় ফলে অবশিষ্ট (net) বিদ্যুৎ-চুম্বকীয় বল থাকে সামান্যই। কিন্তু অণু পরমাণুর মতো ক্ষুদ্র মাত্রার ক্ষেত্রে বিদ্যুৎ-চুম্বকীয় বলের প্রাধান্য থাকে। অপরা আধান বিশিষ্ট ইলেক্ট্রন এবং পরা আধান বিশিষ্ট কেন্দ্রকের (nucleus) অন্তর্বর্তী আকর্ষণই ইলেক্ট্রনকে পরমাণুর কেন্দ্রকে প্রদক্ষিণ করায়। ব্যাপারটা পৃথিবীকে যেরকম মহাকর্ষীয় বল সূর্যকে প্রদক্ষিণ করায় সেই রকম। বিদ্যুৎ-চুম্বকীয় আকর্ষণকে মনে করা হয় ফোটন ভরহীন কল্পিত (virtual) এক চক্রণ (spin) বিশিষ্ট বহু সংখ্যক কণিকার বিনিময়ের ফলশ্রুতি। যে সমস্ত ফোটন বিনিময় হয় সেগুলি কিন্তু কল্পিত কণিকা। কিন্তু যখন একটি ইলেক্ট্রন একটি অনুমোদিত কক্ষ থেকে কেন্দ্রকের নিকটতর অন্য একটি কক্ষে গমন করে তখন শক্তি মুক্ত হয় এবং একটি বাস্তব ফোটন নির্গত হয়। যদি তার তরঙ্গদৈর্ঘ্য সঠিক থাকে তাহলে সেটা মানুষের চোখে ধরা পড়ে। এছাড়া দেখা যায় ফটোগ্রাফের ফিল্মের মতো কোন ফোটন অভিজ্ঞাপক যন্ত্রের সাহায্যে। সেই রকম একটি বাস্তব ফোটনের সঙ্গে একটি পরমাণুর সংঘর্ষ হলে একটি ইলেক্ট্রনকে কেন্দ্রকের (nucleus) নিকটতর কক্ষ থেকে একটি দূরতর কক্ষে সরিয়ে দিতে পারে। ফলে ফোটনের শক্তি ব্যবহৃত হয় সুতরাং সে বিশোষিত হয়।

তৃতীয় শ্রেণীর নাম দুর্বল কেন্দ্রকীয় বল (weak nuclear force)। তেজস্ক্রিয়তার কারণ এই বল। অর্ধেক চক্রণ বিশিষ্ট সমস্ত পদার্থ কণিকার উপরই এই বল ক্রিয়া করে কিন্তু ফোটন কিম্বা গ্র্যাভিটনের মতো ০, ১ কিম্বা ২ চক্রণ বিশিষ্ট কোন কণিকার উপরে ক্রিয়া করে না। ১৯৬৭ সাল পর্যন্ত এই দুর্বল কেন্দ্রকীয় বলকে ভাল করে বোঝা যায় নি। সেই সময় লন্ডনের ইম্পিরিয়াল কলেজের আব্দুস সালাম এবং হার্ভার্ডের স্টিভেন উইনবার্গ কয়েকটি তত্ত্ব উপস্থাপন করেন। সেই তত্ত্বগুলি এই পারস্পারিক প্রতিক্রিয়াকে (interactiuon) বিদ্যুৎ-চুম্বকীয় বলের সঙ্গে ঐক্যবদ্ধ (unified) করে। প্রায় একশ বছর আগে ম্যাক্সওয়েল (Maxwell) বৈদ্যুতিক এবং চুম্বকীয় বলকে এইভাবে ঐক্যবদ্ধ করেছিলেন। সালাম এবং উইনবার্গের বক্তব্য ছিল ফোটন ছাড়া আরো তিনটি চক চক্রণ (spin) বিশিষ্ট কণিকার অস্তিত্ব আছে। একত্রে এগুলির নাম (? অধিক ভরযুক্ত) ভেক্টর বোসনস (massive vector bosons)। এগুই দুর্বল বলটিকে বহন করে। এগুলির নাম W+ (উচ্চারণ- ডবলু প্লাস), W (উচ্চারণ- ডবলু মাইনাস) এবং Z0 (উচ্চারণ- জেড নট) এবং প্রত্যেকটির ভর প্রায় ১০০ GeV (GeV- এর অর্থ giga electron volt কিম্বা এক হাজার মিলিয়ন ইলেক্ট্রন ভোল্ট)। উইনবার্গ-সালামের তত্ত্ব একটু ধর্ম প্রদর্শন করে তার নাম স্বতঃস্ফূর্ত প্রতিসাম্য ভঙ্গ হওয়া (spontancous symmetry breaking)। এর অর্থ স্বল্প শক্তিতে (at low energy) যে সমস্ত কণিকাগুলিকে সম্পূর্ণ ভিন্ন মনে হয় সেগুলি আসলে একই জাতীয় কণিকা, তবে বিভিন্ন অবস্থায়। উচ্চ শক্তিতে (at high energy) এই সমস্ত কণিকার আচরণ সমরূপ। ক্রিয়াটা অনেকটা রুলেট (roulette) চক্রে অবস্থিত রুলেট বলের আচরণের মতো। উচ্চশক্তিতে (যখন চক্রটি খুব তাড়াতাড়ি ঘুরছে) বলটির আচরণ মূলত একই রকম। এটা ঘোরে আর ঘোরে। কিন্তু ঘূর্ণন ধীরতর হলে বলের শক্তি কমে যায়। শেষ পর্যন্ত বলটা চাকার ৩৭টি গর্তের ভিতরকার যে কোনো একটা গর্তে পড়ে। অন্য কথায় কম শক্তির ক্ষেত্রে বলটি ৩৭টি অবস্থায় থাকতে পারে। কোনো কারণে যদি আমরা স্বল্প শক্তি সম্পন্ন অবস্থায় বলটিকে পর্যবেক্ষণ করতে পারতাম তা হলে আমরা ভাবতাম ৩৭টি বিভিন্ন ধরনের বল রয়েছে।

উইনবার্গের-সালাম তত্ত্ব অনুসারে ১০০ GeV- এর চাইতে অনেক বেশি উচ্চ শক্তিতে তিনটি কণিকা এবং ফোটন সবগুলিরই আচরণ হবে এক রকম। কিন্তু অধিকাংশ স্বাভাবিক অবস্থায় যে স্বল্পতর কণিকাশক্তির সৃষ্টি হয়, সেক্ষেত্রে কণিকাগুলির ভিতরকার প্রতিসাম্য (symmetry) ভেঙ্গে যাবে। W+, W, এবং Z0 এই সমস্ত বাস্তব কণিকা উৎপন্ন হওয়ার জন্য ঐ পরিমাণ শক্তির প্রয়োজন। কিন্তু পরবর্তী প্রায় দশ বছরে স্বল্প শক্তির ক্ষেত্রে এই তত্ত্বের অন্যান্য ভবিষ্যদ্বাণী পরীক্ষামূলক তথ্যের সঙ্গে এত ভালভাবে মিলে যায় যে ১৯৭৯ সালে সালাম এবং উইনবার্গকে পদার্থবিদ্যার নোবেল প্রাইজ দেওয়া হয়। তাঁদের সঙ্গে নোবেল প্রাইজ পান হার্ভার্ডের শেলডন গ্ল্যাসো (Sheldon Glashow)। তিনিও দুর্বল কেন্দ্রকীয় বল এবং বিদ্যুৎ-চুম্বকীয় বলের একই ধরণের ঐক্যবদ্ধ তত্ত্ব উপস্থিত করেছিলেন। ১৯৮৩ সালে CERN (European Centre for Nuclear Research)- এ ফোটনের তিনটি ভরযুক্ত (massive) অংশীদার আবিষ্কৃত হয়। এই সঙ্গে আবিষ্কৃত হয় ভবিষ্যদ্বাণীর অনুরূপ তাঁদের নির্ভুল ভর এবং অন্যান্য ধর্ম। নোবেল কমিটি একটি ভুল করে অপ্রস্তুত হওয়ার দায় থেকে বেঁচে যায়। কয়েক শ পদার্থবিদের একটি দল এই আবিষ্কার করেন। তাঁদের নেতা ছিলেন কার্লো রুবিয়া (Carlo Rubbia)। তিনি ১৯৮৪ সালে নোবেল পুরস্কার পান। এই সঙ্গে নোবেল পুরস্কার পান বিপরীত পদার্থ (anti matter) সঞ্চয়ের যে ব্যবস্থা তিনি করেছিলেন সেইজন্য (আজকালকার দিনে আগে থাকতেই শ্রেষ্ঠ কর্মী বলে পরিচিতি না থাকলে পরীক্ষামূলক পদার্থবিদ্যায় (experimental physics) কৃতিত্ব লাভ করা খুবই কঠিন)।

রুলেটঃ এক ধরনের জুয়া খেলা। একটা টেবিলের মাঝখানে একটা চক্র থাকে সেটা ঘোড়ানো যায় তার উপরে একটা বল চাপিয়ে দেওয়া যায়। বলটা শেষ পর্যন্ত টেবিলের একটা খাপে গিয়ে পড়ে। খাপগুলিতে একটা করে সংখ্যা লেখা থাকে। -অনুবাদক।

চিত্র - ৫.২ : উচ্চশক্তির একটি প্রোটন এবং বিপরীত প্রোটনের সংঘর্ষ, ফলে প্রায় স্বাধীন একজোড়া কার্কের উৎপত্তি।

শক্তিশালী কেন্দ্রকীয় বলকে (strong nuclear force) বলা হয় চতুর্থ শ্রেণীর বল। এই বল প্রোটন এবং নিউট্রনের কার্কগুলিকে একত্রে ধরে রাখে। তাছাড়া একত্রে ধরে রাখে পরমাণুর কেন্দ্রকের প্রোটন এবং নিউট্রনগুলিকে। বিশ্বাস করা হয় গ্লুয়ন (gluon) নামক এক চক্রণ বিশিষ্ট আর একটি কণিকা এই বল বহন করে। এই কণিকার পারস্পারিক প্রতিক্রিয়া হয় শুধুমাত্র নিজের সঙ্গে এবং কার্কের সঙ্গে। শক্তিশালী নিউক্লীয় বলের (strong nuclear force) একটি অদ্ভুত ধর্ম আছে, তার নাম অবরোধ (confinement)। এ সব সময়ই কণিকাগুলিকে বন্ধন করে এমনভাবে সংযুক্ত করে যার কোনো বন্ধ নেই। স্বনির্ভর একক কোনো কার্ক পাওয়া সম্ভব নয়, কারণ তাহলেই এর কোনো না কোনো রং থাকবে (লাল, সবুজ কিম্বা নীল)। তার বদলে একটা লাল কার্ককে একটি গ্লুয়ন (gluon)  “মালিকার (string)” সাহায্যে একটি সবুজ এবং একটি নীল কার্কের সঙ্গে সংযুক্ত হতে হবে (লাল + সবুজ + নীল = সাদা)। এইরকম একটি ত্রয়ীর দ্বারা (triplet) দ্বারা একটি প্রোটন কিম্বা নিউট্রন গঠিত হয়। আর একটি সম্ভাবনা কার্ক এবং বিপরীত কার্কের (anti quark) জোড় (লাল + লাল বিপরীত (anti red) কিম্বা সবুজ + সবুজ বিপরীত কিম্বা নীল + নীল বিরোধী = সাদা)। এই রকম সমন্বয়ে মেসন (meson) নামক কণিকা গঠিত হয়। এই কণিকাগুলি অস্থির। কারণ কার্ক এবং বিপরীত কার্ক পরস্পরকে বিনাশ করে এবং উৎপন্ন করে ইলেক্ট্রন এবং অন্যান্য কণিকা। এইরকম কারণে অবরোধের (confinement) ফলে স্বকীয়ভাবে একক একটি গ্লুয়ন (gluon) পেতে বাধা সৃষ্টি হয়। কারণ, গ্লুয়নেরও নিজস্ব রং আছে। তার বদলে একাধিক গ্লুয়নের সমষ্টি পেতে হবে। সেগুলির রঙ্গের যোগফল হবে সাদা। গ্লুয়নের ে রকম সংগ্রহে একটা অস্থির কণিকা হঠিত হয়, তার নাম গ্লুবল (glueball)।

অবরোধী ধর্ম গ্লুয়ন কিম্বা কার্ক পর্যবেক্ষণের প্রতিবন্ধক। এই তথ্যের ফলে কার্ক এবং গ্লুয়নকে কণিকারূপে বিচার সম্পর্কিত সমগ্র ধারণাকেই অধিবিদ্যাশ্রয়ী (metaphysical) মনে হতে পারে। শক্তিশালী নিউক্লীয় বলের (strong nuclear force) কিন্তু অনন্তস্পর্শী স্বাধীনতা (asymptotic freedom) নামক আর একটি ধর্ম আছে। এই ধর্মের অস্তিত্বের ফলে কার্ক এবং গ্লুয়ন সম্পর্কিত আরও সুসংজ্ঞায়িত হয়েছে। স্বাভাবিক শক্তিস্তরে (at normal energies) শক্তিশালী নিউক্লীয় বল সত্যই শক্তিশালী। এই বল কার্কগুলিকে দৃঢ়ভাবে বন্ধন করে রাখে। কিন্তু বৃহৎ কণিকাত্বরণ যন্ত্রের (large particle accelerator) সাহায্যে পরীক্ষার ফল থেকে নির্দেশ পাওয়া যায়ঃ উচ্চশক্তির স্তরে শক্তিশালী বল খুবই কম শক্তিশালী হয়ে পড়ে এবং কার্ক ও গ্লুয়নের আচরণ হয় প্রায় স্বাধীন মতো। (চিত্র ৫.২) তে একটি উচ্চশক্তি সম্পন্ন প্রোটন এবং অ্যান্টিপ্রোটনের সংঘর্ষ আলোকচিত্র পথ (jets of track) দেখা গিয়েছিল।

বিদ্যুৎ-চুম্বকীয় বল এবং দুর্বল নিউক্লীয় বলের ঐক্য সাধনের সাফল্যের ফলে এ দুটি বলের সঙ্গে শক্তিশালী নিউক্লীয় বলের সমন্বয় করে একটি মহান ঐক্যবদ্ধ তত্ত্ব গঠন করার একাধিক প্রচেষ্টা হয়েছে (GUT Grand Unified Theory)। এই নামকরণ কিন্তু একটি অতিশয়োক্তি। এই সমস্ত প্রচেষ্টার ফলে যে তত্ত্বগুলি সৃষ্টি হয়েছে, সেগুলি এমন কিছু মহান নয়। এমন কি তারা সম্পূর্ণ ঐক্যবদ্ধও নয়, কারণ, মহাকর্ষ এ তত্ত্বের অন্তর্ভুক্ত হয়নি। সেগুলি সম্পূর্ণ তত্ত্বও নয়। কারণ, সেগুলিতে এমন কতগুলি স্থিতিমাপ (parameter) রয়েছে, তত্ত্ব থেকে যার মূল্য (value) সম্পর্কে ভবিষ্যদ্বাণী করা যায় না- বৈজ্ঞানিক পরীক্ষার সঙ্গে মানিয়ে নেওয়ার মতো করে মূল্যগুলি (value) বেছে নিতে হয়। তবুও এগুলিকে সম্পূর্ণ ঐক্যবদ্ধ তত্ত্ব সৃষ্টির পথে একটি পদক্ষেপ বলা যেতে পারে। GUT (মহান ঐক্যবদ্ধ তত্ত্ব)- এর মূলগত ধারণাঃ আগে উল্লেখ করা হয়েছিল শক্তিশালী নিউক্লীয় বল উচ্চশক্তির ক্ষেত্রে কম শক্তিশালী হয়ে পড়ে। অন্যদিকে আবার যে সমস্ত উচ্চ শক্তিতে আরও শক্তিশালী হয়ে ওঠে। কোনো কোনো অতি উচ্চশক্তির নাম দেওয়া হয়েছে ঐক্য সৃষ্টিকারী মহান শক্তি (grand unification energy)। এই শক্তিতে ৩টি বলের একই রকম শক্তি থাকে। সে অবস্থায় এগুলি একই শক্তির বিভিন্ন দিক হতে পারে (different aspect)। GUT- এর আর একটি ভবিষ্যদ্বাণীঃ এই শক্তিতে কার্ক এবং ইল্কেট্রনের মতো বিভিন্ন অর্ধচক্রণ বিশিষ্ট (spin ½ matter particle) পদার্থকণাগুলি মূলত একই হবে। এইভাবে তারা আর এ ধরণের ঐক্য লাভ করেছে।

মহান ঐক্য সৃষ্টিকারী শক্তির (grand unification energy) পরিমাণগত মূল্য সম্পর্কে খুব বেশি জানা যায় না। তবে যতদূর সম্ভব এর পরিমাণগত মূল্য অন্ততপক্ষে হতে হবে এক হাজার মিলিয়ন মিলিয়ন (GeV)। আধুনিক কণিকাত্বরণ যন্ত্রগুলি (particle accelerators) প্রায় একশ’ GeV শক্তি সম্পন্ন কণিকাগুলির ভিতরে সংঘর্ষ ঘটাতে পারে। কয়েক হাজার GeV শক্তি সম্পন্ন কণিকার সংঘর্ষ ঘটাতে পারে এ রকম যন্ত্রের পরিকল্পনা করা হচ্ছে। মহান ঐক্যসৃষ্টিকারী শক্তিতে কণিকাগুলির ত্বরণ ঘটানোর মতো শক্তিশালী যন্ত্রের আয়তন হবে সৌরজগতের (solar system) মতো বিরাট। আধুনিক অর্থনৈতিক অবস্থায় এই পরিমাণ অর্থ পাওয়ার সম্ভাবনাও কম। সুতরাং মহান ঐক্যবদ্ধ তত্ত্ব হবেষণাগারে প্রত্যক্ষভাবে পরীক্ষা করা অসম্ভব। কিন্তু বিদ্যুৎ চুম্বকীয় এবং দুর্বল ঐক্যবদ্ধ তত্ত্বের ক্ষেত্রের মতো এই তত্ত্বের স্বল্পশক্তি ফলশ্রুতিও রয়েছে। সেগুলি পরীক্ষা করা সম্ভব।

এগুলির ভিতরে সব চাইতে আকর্ষণীয় হল প্রোটন সম্পর্কে ভবিষ্যদ্বাণী। সাধারণ পদার্থের ভরের অনেকটাই প্রোটন দিয়ে তৈরি। এ ভবিষ্যদ্বাণী অনুসারে প্রোটনগুলি স্বতঃস্ফূর্তভাবে অবক্ষয় হয়ে এ্যান্টিইলেক্ট্রনের মতো অপেক্ষাকৃত হাল্কা কণিকায় পরিণত হতে পারে। এ রকম ব্যাপার সম্ভব হওয়ার কারণ মহান ঐক্যসৃষ্টিকারী শক্তিতে কার্ক এবং এ্যান্টিইলেক্ট্রনে কোনো মূলগত পার্থক্য নেই। সাধারণত একটি প্রোটনের ভিতরে যে তিনটি কার্ক থাকে তাঁদের এ্যান্টিইলেক্ট্রনে পরিণত হওয়ার মতো শক্তি থাকে না। কিন্তু কখনো কখনো তারা হয়তো পরিবর্তিত হওয়ার মতো প্রয়োজনীয় শক্তি সংগ্রহ করতে পারে। এর যুক্তিঃ অনিশ্চয়তাবাদ অনুসারে প্রোটনের ভিতরকার কার্কের শক্তি নির্ভুলভাবে নির্ণয় করা যায় না। এ রকম শক্তি সংগ্রহ করলে প্রোটনের অবক্ষয় হতে পারে। কার্কের এ রকম যথেষ্ট পরিমাণ শক্তি সংগ্রহ করার সম্ভাব্যতা এমন যে এ পরিবর্তন দেখতে হলে আপনাকে অপেক্ষা করতে হতে পারে অন্ততপক্ষে এক মিলিয়ন মিলিয়ন মিলিয়ন মিলিয়ন মিলিয়ন (অর্থাৎ একের পিঠে ত্রিশটি শূন্য) বৎসর। এই সময়ের পরিমাণ বৃহৎ বিস্ফোরণের সময় থেকে আধুনিক কাল পর্যন্ত সময়ের পরিমাণের চাইতে অনেক বেশি। সে সময়ের পরিমাণ মাত্র দশ হাজার মিলিয়ন বছর কিম্বা তার কাছাকাছি (একের পিঠে দশটি শূন্য)। সুতরাং অনেকে ভাবতে পারেন প্রোটনের স্বতঃস্ফূর্ত অবক্ষয় পরীক্ষামূলকভাবে পর্যবেক্ষণ করলে এই অবক্ষয় দেখার সম্ভাবনা থাকতে পারে (উদাহরণঃ কেউ যদি একের পিঠে একত্রিশটি শূন্য পরিমাণ সংখ্যায় প্রোটনকে একবছরব্যাপী পর্যবেক্ষণ করে তা হলে সরলতম GUT অনুসারে তার একাধিক প্রোটনের অবক্ষয় দেখার সম্ভাবনা থাকতে পারে)।

এরকম কয়েকটি পরীক্ষা করা হয়েছে। কিন্তু কোনো পরীক্ষাতেই প্রোটন কিম্বা নিউট্রনের অবক্ষয় সম্পর্কে নিশ্চিত সাক্ষ্য পাওয়া যায় নি। একটি পরীক্ষা করা হয়েছিল ওহিওর মর্টন লবণ খনিতে (Morton salt Mine) [কারণ ছিল, মহাজাগতিক (cosmic) রশ্মির ক্রিয়ার ফলে যে সমস্ত ঘটনা ঘটার সম্ভাবনা সেগুলি এড়িয়ে যাওয়া। কারণ, এই ক্রিয়া এবং প্রোটনের স্বতঃস্ফূর্ত অবক্ষয় নিয়ে একটা বিভ্রান্তি হতে পারে]। এই পরীক্ষাতে ৮০০০ টন জল ব্যবহার করা হয়েছিল। এই পরীক্ষার সময় প্রোটনের কোনো স্বতঃস্ফূর্ত অবক্ষয় দেখা যায় নি। সে জন্য হিসাব করে বলা যেতে পারে প্রোটনের জীবন কাল দশ মিলিয়ন মিলিয়ন মিলিয়ন মিলিয়ন (একের পিঠে একত্রিশটি শূন্য) বৎসরেরও বেশি। সরলতম মহান ঐক্যবদ্ধ তত্ত্বের ভবিষ্যদ্বাণী অনুসারে প্রোটনের জীবনকালের চাইতে এই সময়কাল বেশি। কিন্তু আরো বিস্তৃত অনেক তত্ত্ব আছে। সে তত্ত্বগুলি অনুসারে ভবিষ্যদ্বাণী করা জীবনকাল আরো অনেক বেশি। এ তত্ত্বগুলি পরীক্ষা করতে গেলে আরো অনেক বেশি পরিমাণ পদার্থ নিয়ে সূক্ষ্মতর বৈজ্ঞানিক পরীক্ষা প্রয়োজন হবে।

স্বতঃস্ফূর্ত প্রোটন অবক্ষয় পর্যবেক্ষণ করা খুব শক্ত। কিন্তু আমাদের অস্তিত্বটাই হয়তো এর বিপরীত পদ্ধতির ফলশ্রুতি। অর্থাৎ প্রোটন উৎপাদনের ফলশ্রুতি। কিম্বা আরো সরলভাবে বলা যায়, যে প্রাথমিক অবস্থায় বিপরীত কার্কের চাইতে কার্ক বেশী ছিল  না সেই অবস্থায় উৎপাদনের ফলশ্রুতি। মহাবিশ্বের শুরু সম্পর্কে এটাই সব চাইতে স্বাভাবিক কল্পন। পৃথিবীর পদার্থের বেশির ভাগই তৈরি প্রোটন এবং নিউট্রন দিয়ে। সেগুলি আবার তৈরি কার্ক দিয়ে। বৃহৎ কণিকা ত্বরণযন্ত্রে পদার্থবিদদের সৃষ্টি করা সামান্য কয়েকটি ছাড়া বিপরীত কার্ক (anti-quark) দিয়ে তৈরি বিপরীত প্রোটন (anti proton) এবং বিপরীত নিউট্রনের (anti-neutron) কোনো অস্তিত্ব নেই। মহাজাগতিক রশ্মিগুলোর সাক্ষ্য অনুসারে আমাদের নীহারিকার সমস্ত পদার্থ সাপেক্ষ এ তথ্য সত্যঃ উচ্চশক্তিতে সংঘটিত সংঘর্ষের ফলে যে সামান্য সংখ্যক কণিকা (particle) বিপরীত কণিকা জোড় (anti particle pairs) সৃষ্টি হয় সেগুলি বাদ দিলে কোনো বিপরীত প্রোটন কিম্বা বিপরীত-নিউট্রনের অস্তিত্ব নেই। আমাদের নীহারিকাতে দি বিপরীত পদার্থ দিয়ে গঠিত বৃহৎ অঞ্চল থাকত তা হলে পদার্থ এবং বিপরীত পদার্থ অঞ্চলের সীমান্ত থেকে বৃহৎ পরিমাণ বিকিরণ পর্যবেক্ষণ করার আশা আমরা করতে পারতাম। সেখানে বহু কণিকার সঙ্গে বিপরীত কণিকার সংঘর্ষ হতো ফলে তারা পরস্পরকে বিনাশ করত এবং উচ্চশক্তি সম্পন্ন বিকিরণ নির্গত হতো।

অন্যান্য নীহারিকাতে পদার্থ প্রোটন এবং নিউট্রন অথবা বিপরীত প্রোটন এবং বিপরীত নিউট্রন দ্বারা গঠিত কি না; এ সম্পর্কে আমাদের কোনো প্রত্যক্ষ সাক্ষ্য নেই। তবে হয় এ রকম না হয় ও রকম হওয়া আবশ্যিকঃ একই নীহারিকাতে দুইয়ের মিশ্রণ থাকতে পারে না। কারণ, সেরকম হলে আমরা বিনাশের ফলে আমরা বিনাশের ফলে উদ্ভূত প্রচুর বিকিরণ দেখতে পেতাম। সেজন্য আমরা বিশ্বাস করি সমস্ত নীহারিকাই কার্ক দিয়ে গঠিত, বিপরীত-কার্ক দিয়ে নয়। মনে হয় কতগুলি নীহারিকা পদার্থ দিয়ে গঠিত এবং কতগুলি নীহারিকা বিপরীত পদার্থ দিয়ে পদার্থ- এ রকম সম্ভাবনা নেই।

বিপরীত কার্কের তুলনায় কার্কের সংখ্যা এত বেশি কেন? দুইয়ের সংখ্যায় এক না হওয়ার কারণ কি? দুইয়ের সংখ্যা সমান না হওয়া আমাদের সৌভাগ্য। তার কারণ, সে রকম হলে সমস্ত কার্ক এবং বিপরীত-কার্ক মহাবিশ্বের আদিমকালে পরস্পরকে ধ্বংস করে ফেলত। মহাবিশ্ব বিকিরণে ভর্তি থাকত, কিন্তু বিশেষ কোনো পদার্থ থাকত না। মনুষ্যজীবন বিকাশ লাভ করার মতো নীহারিকা, কোনো তারকা, কোনো গ্রহ থাকত না। শুরুতে যদি দুইয়ের সংখ্যা সমান থেকেও থাকে, তা হলেও এখন কার্কের সংখ্যা এত বেশি কেন সৌভাগ্যক্রমে সে সম্পর্কে ঐক্যবদ্ধ তত্ত্বগুলি একটি ব্যাখ্যা দিতে পারে। আমরা দেখেছি উচ্চশক্তিতে কার্কের বিপরীত ইলেক্ট্রনে রূপান্তরিত হওয়ার অনুমোদন GUT এর আছে। এর বিপরীত পদ্ধতি অর্থাৎ বিপরীত কার্কের ইলেক্ট্রনে রূপান্তর এবং ইলেক্ট্রন আর বিপরীত ইলেক্ট্রণের বিপরীত কার্ক এবং কার্কে রূপান্তর তারা অনুমোদন করে। মহাবিশ্বের অতি আদিম যুগে একটা সময় ছিল যখন মহাবিশ্ব এত উত্তপ্ত হওয়ার ফলে কণিকা শক্তি এত উচ্চমানের হতো যে এই সমস্ত রূপান্তর সম্ভবপর ছিল কিন্তু তার ফলে কার্কের সংখ্যা বিপরীত-কার্কের চাইতে বেশি হবে কেন? তার কারণ পদার্থবিদ্যার বিধিগুলি কণিকা এবং বিপরীত কণিকার ক্ষেত্রে অভিন্ন নয়।

১৯৫৬ সাল অবধি বিশ্বাস ছিল পদার্থবিদ্যার বিধিগুলি তিনটি পৃথক প্রতিসাম্যের (symmetry) প্রত্যেকটিকে মেনে চলে। এদের নাম C, P এবং T। C প্রতিসাম্যের অর্থঃ বিধিগুলি কণিকা এবং বিপরীত কণিকার ক্ষেত্রে অভিন্ন। প্রতিসাম্য P- এর অর্থঃ বিধিগুলি যে কোনো পরিস্থিতি এবং তার দর্পণ প্রতিবিম্বের (mirror image) ক্ষেত্রে অভিন্ন হবে (দক্ষিণ দিকে ঘূর্ণায়মান একটি কণিকার দর্পণ প্রতিবিম্ব হবে বাম দিকে ঘূর্ণায়মান প্রতিবিম্ব)। প্রতিসাম্য T-  এর অর্থঃ আপনি যদি সমস্ত কণিকা এবং প্রতিকণিকার গতি বিপরীতমুখী করে দেয়, তা হলে তন্ত্রটি (system) অতীত কালে যা ছিল সে অবস্থায় ফিরে যাবে। অর্থাৎ বিধিগুলি কালের সম্মুখ অভিমুখে এবং পশ্চাৎ অভিমুখে একই হবে।

১৯৫৬ সালে সুং-দাও লী (Tsung-Dao Lee) এবং চেন নিং ইয়াং (Chen Ning Yang) নামে দুজন আমেরিকান পদার্থবিদ প্রস্তাবনা করেন যে, আসলে দুর্বল বল (weak force) প্রতিসাম্য P মানে না। অর্থাৎ দুর্বল বল (weak force) তার দর্পণ প্রতিবিম্বের যেভাবে বিকশিত হওয়ার সম্ভাবনা ছিল মহাবিশ্বকে তার তুলনায় অন্যভাবে বিকশিত করাবে। সে বছরই চেন-শিউং উ (Chien-Shiung Wu) নাম্রী আর একজন সহকর্মী তাঁদের ভবিষ্যদ্বাণীর সত্যতা প্রমাণ করেন। সেই মহিলার পদ্ধতি ছিলঃ একটি চৌম্বক ক্ষেত্রে তেজস্ক্রিয় পরমাণুর কেন্দ্রকগুলিকে এক সাবে (lining up) সাজিয়ে দেওয়া যার ফলে তারা সবগুলি একই অভিমুখে ঘূর্ণায়মান থাকে। তিনি দেখিয়েছিলেন এক অভিমুখের তুলনায় অন্য অভিমুখে বেশি সংখ্যক ইলেক্ট্রন নির্গত হয়। পরের বছর লী (Lee) এবং ইয়াং তাঁদের চিন্তাধারার জন্য নোবেল পুরস্কার পান। এও দেখা গিয়েছিল যে দুর্বল বল (weak force) প্রতিসাম্য-C মেনে চলে না। অর্থাৎ এর ফলে বিপরীত কণিকা দিয়ে গঠিত মহাবিশ্বের আচরণ আমাদের মহাবিশ্বের চাইতে পৃথক হবে। তবুও মনে হয়েছিল দুর্বল বল CP-এর যুক্ত প্রতিসাম্য মেনে চলে। অর্থাৎ এর উপরে যদি প্রতিটি কণিকাকে তার বিপরীত কণিকার সঙ্গে বদলে নেওয়া যায়, তা হলে মহাবিশ্ব তার দর্পণ প্রতিবিম্বের মতো একইভাবে বিকাশ লাভ করবে। কিন্তু ১৯৬৪ সালে জে. ডব্লিউ. ক্রোনিন (J. W. Cronin) এবং ভ্যাল ফিচ (Val Fitch) নামক আরো দুজন আমেরিকান আবিষ্কার করেন কয়েকটি কণিকা তাঁদের অবক্ষয়ের সময় CP প্রতিসাম্য মেনে চলে না। এগুলির নাম কে-মেসন (K-Meson)। পরিণামে ১৯৮০ সালে ক্রোনিন এবং কিছু তাঁদের গবেষণাগার জন্য নোবেল পুরস্কার লাভ করেন (আমরা হয়তো যা ভেবেছি, মহাবিশ্বের গঠন যে অতটা সরল নয় সেটা প্রমাণ করার জন্য অনেক পুরস্কার দেওয়া হয়েছে।)

একটা গাণিতিক উপপাদ্য অনুসারে যে তত্ত্ব কোয়ান্টাম বলবিদ্যা এবং অপেক্ষবাদ মেনে চলে, সে তত্ত্বকে সব সময়ই CPT –এর সংযুক্ত প্রতিসাম্য মেনে চলতে হবে। অর্থাৎ কণিকাগুলির স্থলে যদি বিপরীত কণিকা (anti particle) প্রতিস্থাপন করা যায় এবং তার দর্পণ প্রতিবিম্ব নেওয়া হয় আর কালের অভিমুখ বিপরীতগামী করা হয়, তা হলেও মহাবিশ্বের আচরণ একই রকম থাকবে। কিন্তু ক্রোনিন এবং ফিচ দেখালেনঃ যদি কণিকার স্থানে বিপরীত কণিকা (anti particle) স্থাপন করা যায় এবং সেটা যদি দর্পণ প্রতিবিম্বের রূপ গ্রহণ করে কিন্তু সময়ের অভিমুখে যদি বিপরীত হলে পদার্থবিদ্যার বিধির (law) পরিবর্তন অবশ্যম্ভাবী। তারা প্রতিসাম্য-T মেনে চলে না।

আদিম মহাবিশ্ব অবশ্যই প্রতিসাম্য-T মানে নাঃ সময় এগিয়ে যাওয়ার সঙ্গে সঙ্গে মহাবিশ্ব সম্প্রসারিত হয়। সময়ের অভিমুখ পশ্চাদবর্তী হলে মহাবিশ্ব সংকুচিত হবে। এবং যেহেতু প্রতিসাম্য-T  মেনে চলে না এ রকম একাধিক বল রয়েছে, সেজন্য মহাবিশ্ব সম্প্রসারণের সঙ্গে সঙ্গেই এই বলগুলি (force) যে সংখ্যায় ইলেক্ট্রনগুলি বিপরীত কার্কে রূপান্তরিত হয় তার তুলনায় অনেক বেশি বিপরীত ইলেক্ট্রনকে কার্কে রূপান্তরিত করবে। তারপর মহাবিশ্ব যখন সম্প্রসারিত হয়ে শীতল হবে তখন বিপরীত কার্কগুলি কার্কের সঙ্গে বিনষ্ট হবে কিন্তু যেহেতু বিপরীত কার্কগুলির তুলনায় কার্কের সংখ্যা বেশি, সে জন্য সামান্য বেশি পরিমাণ কার্ক অবশিষ্ট থাকবে। আজকের দিনে যে পদার্থ আমরা দেখতে পাই এবং যা দিয়ে আমরা নিজেরাও তৈরি হয়েছি সে পদার্থ এই কার্ক দিয়েই তৈরি। সুতরাং আমাদের অস্তিত্বটাকেই মহান ঐক্যবদ্ধ তত্ত্বগুলির (grand unified theory) সপক্ষে প্রমাণরূপে গ্রহণ করা যেতে পারে। কিন্তু এ প্রমাণ গুণগত (qualitive) মাত্র। অনিশ্চিতগুলি এমনই যে বিনাশের পর অবশিষ্ট কার্কের সংখ্যা সম্পর্কে ভবিষ্যদ্বাণী করা সম্ভব নয়, এমন কি কার্ক অবশিষ্ট থাকবে না বিপরীত কার্ক অবশিষ্ট থাকবে সেটা বলা সম্ভব নয় (যদি বিপরীত কার্ক বেশি থাকত, তাহলে কিন্তু আমরা সোজাসুজি বিপরীত কার্কের নাম দিতাম কার্ক এবং কার্কের নাম দিতাম বিপরীত কার্ক)।

মহাকর্ষীয় বল মহান ঐক্যবদ্ধ তত্ত্বের অন্তর্ভুক্ত নয়। এতে খুব বেশি কিছু এসে যায় না। কারণ, মহাকর্ষীয় বল এত দুর্বল যে মৌলিক কণিকাগুলি কিম্বা পরমাণু নিয়ে বিচার করার সময় আমরা সাধারণভাবে মহাকর্ষীয় বলকে অগ্রাহ্য করতে পারি। কিন্তু যেহেতু এই বলের পাল্লা (range) দীর্ঘ এবং সবসময়ই আকর্ষণী, সে জন্য এই বলের ক্রিয়াগুলি পরস্পরের সঙ্গে যোগসূত্র হয় (add up)। ফলে পদার্থ কণিকাগুলির সংখ্যা যথেষ্ট বৃহৎ হলে মহাকর্ষীয় বলগুলি অন্যান্য সমস্ত বলের উপরে প্রাধান্য লাভ করতে পারে। সেই জন্য মহাকর্ষ বিশ্বের বিবর্তন নিয়ন্ত্রণ করে। এমন কি যে সমস্ত বস্তুপিন্ডের আকার তারকার মতো সেগুলির ক্ষেত্রেও মহাকর্ষীয় বল অন্যান্য সমস্ত বলের উপরে প্রাধান্য লাভ করতে পারে। ফলে তারকাটি চুপসে যেতে পারে (collapse)। ১৯৭০- এর দশকে আমার গবেষণার বিষয় ছিল তারকা চুপসে যাওয়ার ফলে সৃষ্ট ঐ ধরণের কৃষ্ণগহ্বর এবং সেগুলির সর্ব পার্শ্বের তীব্র মহাকর্ষীয় ক্ষেত্র সমূহ। এই গবেষণা কোয়ন্টাম বলবিদ্যার তত্ত্ব এবং ব্যাপক অপেক্ষবাদ কিভাবে পরস্পরকে প্রভাবিত করতে পারে সে বিষয়ে প্রথম ইঙ্গিতের পথিকৃৎ। এটা ছিল আগামী দিনের কোয়ান্টাম তত্ত্বীয় মহাকর্ষের রূপের একটি ছায়া (glimpse)।

0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x