এ্যান্টি-ম্যাটার এবং এ্যান্টি-ইউনিভার্স-৬(শেষ পর্ব)

এই সিরিজের অন্যান্য পোষ্টগুলো (১ ,২ ,৩ ,৪,৫)

মূল : মিশিও কাকু

Anti–Gravity And Anti-Universes

ডিরাকের তত্ত্ব ব্যবহার করে, আমরা এখন অনেক প্রশ্নের উত্তর দিতে পারিঃ প্রতিবস্তুর মহাকর্ষের প্রতিরূপ কি হবে? প্রতি-মহাবিশ্বের অস্তিত্ব কি আছে? আমরা ইতিমধ্যে আলোচনা করেছি যে, প্রতিকণার চার্জ সাধারণ বস্তুর চার্জের বিপরীত ধর্মী । কিন্তু এমন কিছু কণা আছে যাদের কোন চার্জ নাই (যেমন আলোক কণা ফোটন, অথবা মহাকর্ষের জন্য দায়ী গ্রাভিটন কণা) এরা নিজেরা নিজেদের প্রতিকণা । যেহেতু এরা নিজেরা নিজেদের প্রতিবস্তুর, তাই আমরা অন্যভাবে বলতে পারি, মহাকর্ষ আর প্রতিমহাকর্ষ (Anti gravity) একই বিষয় । মহাকর্ষের কারনেই প্রতিবস্তুর নিম্নে পতিত হবে, উপরে নয় (এটা পদার্থবিজ্ঞানীরা চিরন্তন ভাবে বিশ্বাস করে, কিন্তু পরীক্ষাগারে এটা কখনই দেখানো সম্ভব হয় নাই )।

ডিরাকের তত্ত্ব আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্নের উত্তর দেয়ঃ কেন প্রকৃতি প্রতিবস্তুর অনুমতি দিয়েছিল? তারমানে কি দাঁড়াচ্ছে প্রতি-মহাবিশ্বের অস্তিত্ব রয়েছে?

কিছু কল্পবিজ্ঞান বলে, protagonist (সমর্থক) রা আমাদের বিশ্বের বাইরে পৃথিবীর মতো গ্রহ আবিষ্কার করেছেন ।  নতুন গ্রহটি সব দিক দিয়েই পৃথিবীর সাথে সদৃশ, শুধু একটি বিষয় বাদে আর তা হচ্ছে এর (নতুন গ্রহটির) সব কিছুই প্রতিবস্তু দ্বারা সৃষ্টি (অর্থাৎ চার্জ বিপরীত মুখী) । এই গ্রহে রয়েছে আমাদের যমজ, সাথে রয়েছে (আমাদের শিশুর মতো) প্রতি-শিশু ( anti-children), যারা বাস করে প্রতি-নগরে( anti-cities) । যেহেতু প্রতি-রসায়নের সূত্র, রসায়নের সূত্রের মতো একই রকম, শুধু চার্জ বিপরীতমুখী, এই রকম মহাবিশ্বে যারা বাস করে তারা কখনই জানতে পারবে না যে তারা প্রতিবস্তুর দ্বারা সৃষ্টি । (পদার্থবিজ্ঞানীরা একে প্রতি-চার্জ বা C-reversed মহাবিশ্ব বলে, যেহেতু এই প্রতি-মহাবিশ্বে সকল চার্জই বিপরীতমুখী তাছাড়া সবই একই রকম ।)

চিত্রঃদুইটি যমজ গ্রহ

অন্য আরেক কল্পবিজ্ঞানের গল্পে বিজ্ঞানীরা আমাদের বিশ্বের বাইরে পৃথিবীর মতো আরেকটি যমজ গ্রহ আবিষ্কার করেন, শুধু পার্থক্য হচ্ছে এই বিশ্বটি, আমাদের বিশ্বের প্রতিবিম্ব, যেখানে বাম-ডান পরস্পর বিপরীত । প্রত্যেকের হৃদয় (Heart) ডান পাশে, এবং বেশিরভাগ মানুষ বাম হাতি (অর্থাৎ আমাদের মহাবিশ্বের উলটা)। তাদের জীবনকালে কখনই জানতে পারে না যে তারা একটি বিপরীত বাম-ডান প্রতিবিম্ব বিশ্বে বাস করছে । (পদার্থবিজ্ঞানীরা একে প্যারিটি-বিপরীত অথবা P-reversed বিশ্ব বলে । )

C-reversed (প্রতিবস্তুর) এবং P-reversed (প্যারিটি-বিপরীত) মহাবিশ্বের অস্তিত্ব কি আদৌ থাকা সম্ভব? পদার্থবিজ্ঞানীরা যমজ বিশ্বের প্রশ্নটি খুব গুরুত্ব সহকারে নেয়, কারণ আমরা যখন আমাদের সাবঅ্যাটমিক কণাদের চার্জ ফ্লিপ করি অথবা বিপরীত ভাবে বাম-ডান (left-right) করি নিউটন ও আইনস্টাইনের সমীকরণের কিন্তু কোন পরিবর্তন হয় না । অর্থাৎ তাত্ত্বিকভাবে C-reversed এবং P-reversed মহাবিশ্ব সম্ভব ।

নোবেল বিজয়ী বিজ্ঞানী রিচার্ড ফাইনম্যান এই মহাবিশ্ব সম্পর্কে একটি মজার প্রশ্ন করেন । তিনি জিজ্ঞাসা করেন, “মনে করি একদিন আমরা দূরের গ্রহে থাকা এলিয়েনদের সাথে বেতারের সাহায্যে যোগাযোগ করলাম কিন্তু তাদের দেখতে পারলাম না । তাহলে কি আমরা বেতারের মাধ্যমে ‘বাম’ ও ‘ডান’ এর পার্থক্য ব্যাখ্যা করতে পারব?” যদি পদার্থের সূত্রগুলো P-reversed মহাবিশ্ব কে মেনে নেয়, তাহলে এই ধারনা অসম্ভব হবে ।

এমন কিছু বিষয় আছে যা যোগাযোগের মাধ্যমে ব্যাখ্যা করা হয়তো সহজ হবে, যেমন আমাদের শরীরের গঠন এবং আমাদের আঙ্গুলের, হাতের এবং পায়ের সংখ্যা । এমনকি আমরা এলিয়েনদের কাছে রসায়ন ও জীববিজ্ঞানের সূত্রগুলোও ব্যাখ্যা করতে পারব । কিন্তু আমরা যদি তাদের কাছে ‘বাম’ ও ‘ডান’ এর ধারণাটি ব্যাখ্যা করার চেষ্টা করি (অথবা ‘clockwise’ এবং ‘counterclockwise’ সম্পর্কে) তাহলে আমরা ব্যর্থ হবো । আমরা কখনই তাদের কাছে ব্যাখ্যা করতে পারবোনা যে আমাদের হৃদয় আমাদের শরীরের বাম পাশে অবস্থিত, পৃথিবী কোন দিকে ঘুরে, অথবা DNA অণুর সর্পিলের পদ্ধতি । বিজ্ঞানীদের এই আশার গুড়ে বালি দেয় কলম্বিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের দুইজন বিজ্ঞানী C. N. Yang এবং T. D. Lee, এতো দিন লালিত এই উপপাদ্যটি (P-reversed) তাঁরা ভুল প্রমাণ করেন ।

সাব-অ্যাটমিক কণার চরিত্র পরীক্ষা করে দেখা যায়, প্রতিবিম্বের মতো দেখতে  P-reversed বিশ্বের অস্তিত্ব থাকা অসম্ভব । একজন পদার্থবিজ্ঞানী এই যুগান্তকারী ফলাফল দেখে বলেছিলেন, “ঈশ্বর অবশ্যই কোন ভুল করেছেন” । ‘overthrow of parity’ নামক দুনিয়া কাঁপানো এই ফলাফলের জন্য Yang এবং Lee ১৯৫৭ সালে নোবেল পান ।

চিত্রঃ P-violation

ফাইনম্যান এই উপসংহারে যান যে আপনি যদি বেতারের মাধ্যমে এলিয়নদের সাথে কথা বলতে থাকেন, তখন এমন একটি পরীক্ষা সেট আপ করা সম্ভব যা শুধু বেতারের মাধ্যমেই বাম এবং ডান-হাতি বিশ্বের পার্থক্য আপনাকে বলে দিবে । (উদাহরণ স্বরূপ, তেজস্ক্রিয় কোবাল্ট-৬০ হতে যে ইলেকট্রনগুলো নির্গত হয়  এদের ঘূর্ণন দিকে লক্ষ্য করলে অর্থাৎ ‘ঘড়ির কাঁটার দিকে’  অথবা ‘ঘড়ির কাঁটার বিপরীত দিকের’ ভিত্তিতে ইলেকট্রনগুলোর সংখ্যা সমান না, অর্থাৎ প্যারিটি ভঙ্গ বা P-violation হচ্ছে )।

চিত্রঃ P-violation

পরিশেষে ফাইনম্যান কল্পনা করেছিল এলিয়ন এবং মানবতার মধ্যে একটি ঐতিহাসিক সাক্ষাতের কথা । যখন আমরা  প্রথম এলিয়নদের সঙ্গে মিলিত হব, আমরা এলিয়নদের বলব তাদের ডান হাত করমর্দনের জন্য উচিয়ে ধরতে ।  যদি সত্যি এলিয়নরা তাদের ডান হাত উচিয়ে ধরে, তাহলে আমরা জানি যে, ‘বাম-ডান’ এবং ‘ঘড়ির কাঁটার দিকে’ অথবা ‘ঘড়ির কাঁটার বিপরীত দিকের’ ধারণা অনুযায়ী আমরা তাদের সাথে সফলভাবে যোগাযোগ  করেছি ।

কিন্তু আবার ফাইনম্যান একটি গোলমেলে চিন্তার উত্থাপন করেন (এখন নিশ্চয় মনে হচ্ছে ফাইনম্যান সাহেব খালি ঝামেলা করেন ) । কি হবে এলিয়নরা যদি তাদের (ডান হাত বলার পরও যদি) বাম হাত উচিয়ে ধরে? এর অর্থ এই যে ‘বাম’ এবং ‘ডান’ এর ধারণা অনুযায়ী  আমরা ভুল, তারমানে আমরা যোগাযোগ করতে ব্যর্থ হব । তিনি সব পরীক্ষা ‘বাম-ডান’ এবং পিছনের দিকে একত্রে সঞ্চালিত করে তাই পেয়েছেন, এর মানে হল যে এলিয়ন মূলত প্রতিবস্তু দিয়ে গঠিত যা রীতিমত ভয়াবহ, কেন ভয়াবহ? কারণ হ্যাণ্ডশেক করার সাথে সাথে আমরা বিস্ফোরিত হব!

১৯৬০ সাল পর্যন্ত এটাই ছিল আমাদের বোধগম্য । মহাবিশ্ব এবং প্রতিবস্তু দ্বারা সৃষ্ট P-reversed মহাবিশ্বের মধ্যে পার্থক্য নির্ণয় করা আমাদের পক্ষে ছিল অসম্ভব । আপনি যদি প্যারিটি এবং চার্জ উভয়কেই ফ্লিপ করেন, তাহলে আপনি যে মহাবিশ্ব পাবেন তা পদার্থবিজ্ঞানের সূত্রগুলো মেনে চলবে । শুধু প্যারিটি হলে তা ভেঙ্গে যায়,  কিন্তু মনে করা হতো চার্জ এবং প্যারিটি একত্রে মহাবিশ্বের একটি সফল প্রতিসাম্য (১৯৬৪ সাল পর্যন্ত যা টিকে ছিল) । আর তাই বিজ্ঞানীরা ভাবতে লাগলেন CP- reversed মহাবিশ্বের অস্তিত্ব থাকা সম্ভব ।

এর অর্থ হচ্ছে আমরা যদি এলিয়নদের সাথে ফোন দিয়ে কথা বলি, সাধারণ মহাবিশ্ব ও CP- reversed মহাবিশ্বের পার্থক্য বলতে পারবোনা ( অর্থাৎ বাম, ডানে রুপান্তর হবে, এবং সমস্ত বস্তু, প্রতিবস্তুতে রুপান্তর হবে,)।

তারপর ১৯৬৪ সালে পদার্থবিজ্ঞানীরা দ্বিতীয়বারের মতো প্রচণ্ড ধাক্কা খায়ঃ যখন তাঁরা জানতে পারে যে CP-reversed মহাবিশ্বের কোন অস্তিত্ব নেই । অতিপারমাণবিক কণার (subatomic particles) বৈশিষ্ট্য বিশ্লেষণ করে, রেডিও দ্বারা যদি আপনি ঘড়ির কাঁটার দিকে-ঘড়ির কাঁটার বিপরীত দিকে কথা বলেন অন্য CP-reversed মহাবিশ্বের সাথে তাহলে বাম-ডান এর মধ্যে পার্থক্য বলা এখনও সম্ভব, । এই ফলাফলের জন্য ১৯৮০ সালে James Cronin এবং Val Fitch নোবেল পুরস্কার পান (**এউ দুই বিজ্ঞানীর পরীক্ষার মাধ্যমে প্রমাণিত হয়েছিল, নির্দিষ্ট কিছু অতিপারমনবিক বিক্রিয়া মৌলিক প্রতিসাম্য নীতি লঙ্ঘন করে। আরো পরিষ্কার করে বললে, কেওন ক্ষয় বিষয়ক পরীক্ষণের মাধ্যমে তারা দেখিয়েছিলেন, একটি বিক্রিয়াকে উল্টোদিকে পরিচালিত করলে তারা মূল বিক্রিয়ার পথ যে হুবহু অনুসরণ করে কেবল তা-ই নয়, অতিপারমানবিক কণাগুলোর এ ধরণের মিথস্ক্রিয়া সময় নিরপেক্ষও বটে। এই প্রমাণের কারণেই সিপি লঙ্ঘন আবিষ্কৃত হয়।) ।

যদি প্রশ্ন করা হয় বিপরীত প্রতি-মহাবিশ্ব থাকা সম্ভব? উত্তরটি হবে হ্যাঁ সম্ভব । এমনকি C-reversed (প্রতিবস্তুর) এবং P-reversed (প্যারিটি-বিপরীত) মহাবিশ্ব সম্ভব না হলেও, কিন্তু একটি ‘বিপরীত প্রতি-মহাবিশ্ব’ (reverse anti-universe) থাকা সম্ভব, যদিও এটি হবে একটি অদ্ভুত বিষয় । যদি আমরা কিছু বিষয়কে বিপরীত মুখী করে দেই যেমন চার্জকে, প্যারিটিকে এবং সময়ের প্রবাহকে, তাহলে ফলাফল স্বরূপ আমরা যে মহাবিশ্ব পাবো তা পদার্থ বিজ্ঞানের সকল সূত্রই মেনে চলবে । তাই বলা যায় CPT-reversed প্রতি-মহাবিশ্ব থাকা সম্ভব ।

সময়কে বিপরীতমুখী করা একটি অবাস্তব প্রতিসাম্য । একটি T-reversed মহাবিশ্বে, ভাজা ডিম লাফ দিয়ে উঠে যাবে খাবারের প্লেট হতে, ফ্রাই প্যানে আগের অবস্থায় চলে যাবে এবং পরে ডিমের মধ্যে প্রবেশ করে ডিমের ফাটল বন্ধ হয়ে আস্ত ডিমের রূপ নিবে । মৃতদেহ, মৃত থেকে আবার জীবিত হবে, আস্তে আস্তে বয়স কমতে থাকবে, ছোট শিশুতে পরিণত হবে এবং সবশেষে তার মায়ের গর্ভে ফিরে যাবে । আমাদের সাধারণ জ্ঞান বলে T-reversed মহাবিশ্ব সম্ভব না । কিন্তু অতিপারমাণবিক কণার গাণিতিক সমীকরণ আমাদের অন্য কথা বলে । সময়কে আমারা যে দিকেই প্রবাহিত করি না কেনা অর্থাৎ উল্টাদিকে বা সামনের দিকে, নিউটনের সূত্রগুলো কিন্তু দুই ক্ষেত্রেই খুব ভালভাবেই মেনে চলে (কি বিশ্বাস হচ্ছে না? চলুন তাহলে একটা পরীক্ষা করি ) । কল্পনা করি একটি বিলিয়ার্ড খেলা ভিডিও করা হল । এই খেলায় বলের প্রতিটি সংঘর্ষ নিউটনের গতি সূত্র মেনে চলে;  এখন ভিডিও টেপটি বিপরীত দিকে চালালে একটি অবাস্তব খেলা দেখা যাবে (ভিডিও টেপটি বিপরীত দিকে গেলেও নিউটনের গতি সূত্র কিন্তু ঠিকই মেনে চলছে )।

কোয়ান্টাম তত্ত্বে এই বিষয়টি আরো জটিল । T-reversal নিজে কোয়ান্টাম ম্যাকানিক্সের সূত্রগুলো লঙ্ঘন করে ঠিকই, কিন্তু পুরো CPT-reversed মহাবিশ্বকে আবার মেনে নেয় । এর মানে হচ্ছে এই যে বামে ও ডানে একটি মহাবিশ্ব বিপরীতমুখী হয়, বস্তু প্রতিবস্তুতে রুপান্তর হয় এবং সময় বিপরীত দিকে চললেও পদার্থবিজ্ঞানের সকল সূত্র এই মহাবিশ্বে মেনে চলে! ( অর্থাৎ আমরা যোগাযোগ করতে পারব না CPT-reversed বিশ্বের অধিবাসীদের সাথে । যদি সময় তাদের গ্রহে বিপরীত দিকে চলে, এর অর্থ হচ্ছে আমরা বেতারের মাধ্যমে যাই বলব তা হবে তাদের জন্য ভবিষ্যৎ, তাই আমরা তাদের যা বলেছিলাম তারা সব কিছু ভুলে যাবে যত শীঘ্রই আমরা তাদের বলি না কেন । তাই যদিও পদার্থবিজ্ঞানের সূত্রানুযায়ী CPT-reversed মহাবিশ্ব সম্ভব কিন্তু আমরা বেতারের মাধ্যমে CPT-reversed মহাবিশ্বের কোন এলিয়নের সাথে কথা বলতে পারবোনা ।)

উপসংহারে বলা যায় আমরা যদি পর্যাপ্ত পরিমান প্রতিবস্তু পৃথিবীতে উৎপাদন করতে পারি বা বাইরের বিশ্ব হতে খুজে বের করতে পারি, যা আমরা প্রতিবস্তুর স্টারশিপের ইঞ্জিনে জ্বালানি হিসেবে ব্যবহার করে যেতে পারব দূর ভবিষ্যতে । CP violation এর কারণে বস্তু এবং প্রতিবস্তু মধ্যে অল্প পরিমান ভারসাম্যহীনতা রয়েছে, তার মানে দাঁড়াচ্ছে আমাদের বিশ্বের বাইরে প্রতিবস্তুর প্যাকেটের অস্তিত্ব রয়েছে এবং ভবিষ্যতে যা আমরা কাজে লাগাতে পারবো । প্রযুক্তিগত সমস্যার কারণে প্রতিবস্তু ইঞ্জিন তৈরি করতে হয়তো শতবছর বা তার বেশি সময় লেগে যাবে আর এই জন্যই বর্তমানে এটাকে মনে করা হয় পদার্থবিজ্ঞানের অন্যতম অসম্ভাব্যতা ।

………………………………………………………………………………………

মিশিও কাকুর Physics of the impossible বইয়ের ১০ম অধ্যায়টি নিজের ভাষায় লিখার চেষ্টা করেছি । এই পোষ্টে কিছু চিত্র সংযোজন করলাম যা মূল বইয়ে ছিল না শুধু পাঠকের বুঝার সুবিধার জন্য ।

**বাংলা উইকি পিডিয়া হতে নেওয়া ।