ভর এখনও পদার্থবিদদের কাছে একটি রহস্য

2024 লেখক: Seth Attwood | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2023-12-16 15:59

ভর বিজ্ঞানের মৌলিক এবং একই সাথে রহস্যময় ধারণাগুলির মধ্যে একটি। প্রাথমিক কণার জগতে, একে শক্তি থেকে আলাদা করা যায় না। এটি নিউট্রিনোর জন্যও অশূন্য, এবং এর বেশিরভাগই মহাবিশ্বের অদৃশ্য অংশে অবস্থিত। আরআইএ নভোস্তি বলে যে পদার্থবিদরা ভর সম্পর্কে কী জানেন এবং এর সাথে কী গোপনীয়তা জড়িত।

তুলনামূলকভাবে এবং প্রাথমিক

প্যারিসের শহরতলীতে, আন্তর্জাতিক ওজন ও পরিমাপ ব্যুরোর সদর দফতরে, ঠিক এক কিলোগ্রাম ওজনের প্লাটিনাম এবং ইরিডিয়ামের মিশ্রণে তৈরি একটি সিলিন্ডার রয়েছে। এটি সমগ্র বিশ্বের জন্য আদর্শ। ভরকে আয়তন এবং ঘনত্বের পরিপ্রেক্ষিতে প্রকাশ করা যেতে পারে এবং এটি বিবেচনা করা যেতে পারে যে এটি দেহে পদার্থের পরিমাণের পরিমাপ হিসাবে কাজ করে। কিন্তু মাইক্রোওয়ার্ল্ড অধ্যয়নরত পদার্থবিদরা এত সহজ ব্যাখ্যা দিয়ে সন্তুষ্ট নন।

এই সিলিন্ডার সরানো কল্পনা করুন. এর উচ্চতা চার সেন্টিমিটারের বেশি নয়; তবুও, একটি লক্ষণীয় প্রচেষ্টা করতে হবে। এটি সরাতে আরও বেশি প্রচেষ্টা লাগবে, উদাহরণস্বরূপ, রেফ্রিজারেটর। পদার্থবিদ্যার একটি বল প্রয়োগের প্রয়োজনীয়তা দেহের জড়তা দ্বারা ব্যাখ্যা করা হয়, এবং ভরকে বল এবং ফলস্বরূপ ত্বরণ (F = ma) সংযোগকারী সহগ হিসাবে বিবেচনা করা হয়।

ভর শুধুমাত্র গতিরই নয়, মহাকর্ষেরও পরিমাপ হিসাবে কাজ করে, যা দেহগুলিকে একে অপরকে আকর্ষণ করে (F = GMm/R2)। যখন আমরা স্কেলে উঠি, তীরটি বিচ্যুত হয়। এর কারণ হল পৃথিবীর ভর অনেক বড় এবং মাধ্যাকর্ষণ শক্তি আক্ষরিক অর্থে আমাদেরকে পৃষ্ঠের দিকে ঠেলে দেয়। একটি হালকা চাঁদে, একজন ব্যক্তির ওজন ছয় গুণ কম হয়।

মাধ্যাকর্ষণ ভরের চেয়ে কম রহস্যময় নয়। ধারনাটি নড়াচড়া করার সময় কিছু খুব বিশাল দেহ মহাকর্ষীয় তরঙ্গ নির্গত করতে পারে তা পরীক্ষামূলকভাবে 2015 সালে LIGO ডিটেক্টরে নিশ্চিত করা হয়েছিল। দুই বছর পর, এই আবিষ্কারটি নোবেল পুরস্কারে ভূষিত হয়।

গ্যালিলিওর প্রস্তাবিত এবং আইনস্টাইন দ্বারা পরিমার্জিত সমতা নীতি অনুসারে, মহাকর্ষীয় এবং জড় ভর সমান। এটি থেকে এটি অনুসরণ করে যে বিশাল বস্তুগুলি স্থান-কাল বাঁকতে সক্ষম। তারা এবং গ্রহগুলি তাদের চারপাশে মহাকর্ষীয় ফানেল তৈরি করে, যেখানে প্রাকৃতিক এবং কৃত্রিম উপগ্রহগুলি পৃষ্ঠে না আসা পর্যন্ত ঘুরতে থাকে।

ভর কোথা থেকে আসে

পদার্থবিদরা নিশ্চিত যে প্রাথমিক কণার ভর থাকতে হবে। এটা প্রমাণিত যে মহাবিশ্বের ইলেকট্রন এবং বিল্ডিং ব্লক - কোয়ার্ক - ভর আছে। অন্যথায়, তারা পরমাণু এবং সমস্ত দৃশ্যমান পদার্থ গঠন করতে পারে না। ভরবিহীন একটি মহাবিশ্ব আলোর গতিতে ছুটে চলা বিভিন্ন বিকিরণের কোয়ান্টার বিশৃঙ্খলা হবে। কোন ছায়াপথ, কোন তারা, কোন গ্রহ থাকবে না।

কিন্তু কণা তার ভর পায় কোথা থেকে?

"কণা পদার্থবিদ্যায় স্ট্যান্ডার্ড মডেল তৈরি করার সময় - একটি তত্ত্ব যা সমস্ত প্রাথমিক কণার বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয়, দুর্বল এবং শক্তিশালী মিথস্ক্রিয়া বর্ণনা করে, বড় অসুবিধা দেখা দেয়। কণার অশূন্য ভরের উপস্থিতির কারণে মডেলটিতে অনিবার্য বিচ্যুতি রয়েছে," বলেছেন আলেকজান্ডার স্টুডেনিকিন, বিজ্ঞানের ডক্টর, আরআইএ নভোস্তির কাছে। লোমোনোসভ মস্কো স্টেট ইউনিভার্সিটির পদার্থবিদ্যা বিভাগের তাত্ত্বিক পদার্থবিদ্যা বিভাগের অধ্যাপক।

সমাধানটি ইউরোপীয় বিজ্ঞানীরা 1960-এর দশকের মাঝামাঝি সময়ে খুঁজে পেয়েছিলেন, পরামর্শ দিয়েছিলেন যে প্রকৃতিতে আরেকটি ক্ষেত্র রয়েছে - একটি স্কেলার। এটি সমগ্র মহাবিশ্ব জুড়ে বিস্তৃত, তবে এর প্রভাব শুধুমাত্র মাইক্রো স্তরে লক্ষণীয়। কণাগুলি এতে আটকে যায় বলে মনে হয় এবং এইভাবে ভর লাভ করে।

স্ট্যান্ডার্ড মডেলের অন্যতম প্রতিষ্ঠাতা ব্রিটিশ পদার্থবিদ পিটার হিগসের নামে রহস্যময় স্কেলার ক্ষেত্রটির নামকরণ করা হয়েছিল। একটি বোসন, হিগস ক্ষেত্রে উদ্ভূত একটি বিশাল কণা, তার নামও বহন করে। এটি 2012 সালে CERN-এর লার্জ হ্যাড্রন কোলাইডারে পরীক্ষায় আবিষ্কৃত হয়েছিল। এক বছর পরে, হিগস ফ্রাঙ্কোইস এঙ্গলারের সাথে নোবেল পুরস্কারে ভূষিত হন।

ভূত শিকার

কণা-ভূত-নিউট্রিনো-কেও বৃহদায়তন হিসেবে স্বীকৃতি দিতে হয়েছে।এটি সূর্য এবং মহাজাগতিক রশ্মি থেকে নিউট্রিনো প্রবাহের পর্যবেক্ষণের কারণে, যা দীর্ঘ সময়ের জন্য ব্যাখ্যা করা যায়নি। এটি প্রমাণিত হয়েছে যে একটি কণা নড়াচড়ার সময় বা দোদুল্যমান অবস্থায় অন্য অবস্থায় রূপান্তর করতে সক্ষম, যেমনটি পদার্থবিদরা বলেছেন। ভর ছাড়া এটা অসম্ভব।

"ইলেক্ট্রনিক নিউট্রিনো, যেগুলি জন্মগ্রহণ করে, উদাহরণস্বরূপ, সূর্যের অভ্যন্তরে, কঠোর অর্থে প্রাথমিক কণা হিসাবে বিবেচিত হতে পারে না, যেহেতু তাদের ভরের একটি নির্দিষ্ট অর্থ নেই। তবে গতিতে, তাদের প্রত্যেককে একটি হিসাবে বিবেচনা করা যেতে পারে। ভর m1, m2, m3 সহ প্রাথমিক কণার (নিউট্রিনোও বলা হয়) সুপারপজিশন। ভর নিউট্রিনোর গতির পার্থক্যের কারণে, ডিটেক্টর শুধুমাত্র ইলেকট্রন নিউট্রিনো নয়, মিউনিক এবং টাউ নিউট্রিনোর মতো অন্যান্য ধরনের নিউট্রিনোও সনাক্ত করে। এটি 1957 সালে ব্রুনো মাকসিমোভিচ পন্টেকোর্ভো দ্বারা ভবিষ্যদ্বাণী করা মিশ্রণ এবং দোলনের একটি পরিণতি, "অধ্যাপক স্টুডেনিকিন ব্যাখ্যা করেন।

এটি প্রতিষ্ঠিত হয়েছে যে একটি নিউট্রিনোর ভর একটি ইলেকট্রন ভোল্টের দুই দশমাংশের বেশি হতে পারে না। কিন্তু সঠিক অর্থ এখনও অজানা। 11 জুন চালু হওয়া কার্লসরুহে ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজিতে (জার্মানি) ক্যাট্রিন পরীক্ষায় বিজ্ঞানীরা এটি করছেন।

"নিউট্রিনো ভরের মাত্রা এবং প্রকৃতির প্রশ্নটি প্রধান বিষয়গুলির মধ্যে একটি। এর সমাধানটি কাঠামো সম্পর্কে আমাদের ধারণাগুলির আরও বিকাশের ভিত্তি হিসাবে কাজ করবে," অধ্যাপক উপসংহারে বলেছেন।

দেখে মনে হবে যে, নীতিগতভাবে, ভর সম্পর্কে সবকিছুই জানা যায়, এটি সূক্ষ্মতাগুলি স্পষ্ট করার জন্য রয়ে যায়। কিন্তু ব্যাপারটা এমন নয়। পদার্থবিদরা গণনা করেছেন যে পদার্থ, যা আমাদের পর্যবেক্ষণের জন্য উপযুক্ত, মহাবিশ্বের পদার্থের ভরের মাত্র পাঁচ শতাংশ দখল করে। বাকিটা হল কাল্পনিক ডার্ক ম্যাটার এবং শক্তি, যা কিছু নির্গত করে না এবং তাই নিবন্ধিত হয় না। মহাবিশ্বের এই অজানা অংশগুলি কী কণা নিয়ে গঠিত, তাদের গঠন কী, তারা কীভাবে আমাদের বিশ্বের সাথে যোগাযোগ করে? পরবর্তী প্রজন্মের বিজ্ঞানীদের এটা বের করতে হবে।