হিগস বোসন !

বর্তমান সময়ের বিজ্ঞানী মহলের সব চেয়ে আলোচিত বিষয় গুলোর মধ্যে অন্যতম হল ঈশ্বর কনা(GOD particle) তথা হিগস বোসন (higgs boson) কণা । আমরা মাঝে মধ্যেই এই হিগস বা বোসন কনার কথা TV বা সংবাদপত্রের মাধ্যমে জানতে পারি যে , কোন এক বিজ্ঞানী গোষ্ঠী হিগস বোসন এর সন্ধান পেয়েছেন তো অন্য কোন গোষ্টী এইটার খুব কাছে ।কিন্তু কি এই হিগস বোসন ? কেনই বা বিজ্ঞানীদের এটা নিয়ে এত মাথা ব্যথা? এবার এটা সম্পর্কে কিছু জানা যাক ।

আমরা জানি স্পিনের ভিত্তিতে মৌলিক কণিকাকে দুই ভাগে ভাগ করা হয়।
-বোসন(স্পিন সংখ্যা পূর্ণ সাংখ্যিক)
-ফার্মিয়ন(স্পিন সংখ্যা ১/২ এর গুনিতক)

বোসন কণা কি টা জানেন তো? যে সব অতিপারমানবিক কণারা বোস-আইনস্টাইন সংখ্যায়ন মেনে চলে তাদের বোসন কণা বলা হয় । তবে এই বোসনের বোস শব্দ এসেছে একজন বাঙালী বিজ্ঞানীর নাম হতে । আমাদের প্রিয় ঢাকা বিশ্ববিদ্যালয়ের পদার্থবিজ্ঞান বিভাগের অধ্যাপক সত্যেন্দ্রনাথ বসু হচ্ছেন সেই মহান বিজ্ঞানী যার নামানুসারেই এই কণাদের নাম বোসন বলা হয় । সত্যেন্দ্রনাথ বসু ১৯২১ সালের মে মাসের কোন এক সময় ঢাকায় আসেন এবং একই বছরের জুনের ১ তারিখে ঢাকা বিশ্ববিদ্যালয়ের রীডার পদে যোগদান করেন । ১৯০০ খ্রিস্টাব্দে ম্যাক্স-প্ল্যাঙ্ক যে সমীকরণ দিয়ে বিখ্যাত হয়েছিলেন এবং কোয়ান্টাম তত্ত্বের ভিত্তি প্রস্তর স্থাপন করেছিলেন কিন্তু এই তত্ত্বের মধ্যে একটি ত্রুটি ছিল । আর এই ত্রুটি নিয়ে ব্যস্ত ছিলেন আইনস্টাইন ,পল ডিরাক এবং কোয়ান্টাম তত্ত্বের আর বড় বড় বাঘা বাঘা বিজ্ঞানীরা ।ঢাকা বিশ্ববিদ্যালয়ের কার্জন হলের কোন একটি কক্ষে বসে পদার্থবিজ্ঞান বিভাগের শিক্ষক থাকা অবস্থায় এই ত্রুটির সমাধান করে বসেন মেধাবি সত্যেন্দ্রনাথ বসু ।

ম্যাক্স-প্ল্যাঙ্কের সমীকরণের জন্য প্রয়োজন ছিল কোয়ান্টাম অবস্থার তাপবলবিদ্যাগত সম্ভাবনা(Probability ) নির্ধারণ করা । আর এই কাজটি সমাহারতত্ত্ব ব্যবহার করে সত্যেন্দ্রনাথ বসু করেছিলেন । বসু তাঁর এই কাজের প্রবন্ধটি আইনস্টাইনের কাছে পাঠান , আইনস্টাইন এ প্রবন্ধের গুরুত্ব অনুধাবন করেন এবং তা নিজেই জার্মান ভাষায় অনুবাদ করে সাইট Zeitschrift für Physik পত্রিকায় ১৯২৪ সালে তা প্রকাশের ব্যবস্থা করেন । অধ্যাপক বসুকে তাই কোয়ান্টাম সংখ্যাতত্ত্বের জনক বলা হয় । তাঁর এই অবদানের জন্য কণাদের নাম দেয়া হয়েছে বোসন কণা ।বোসন কণারা আবার প্রাথমিকভাবে দুই ধরনের –
ক) মৌলিক বোসন কণা এবং
খ ) যৌগিক বোসন কণা বা মেসন ।

বোসন কণারা হচ্ছে যৌগিক তবে প্রমিত মডেল বা Standard Model অনুযায়ী মৌলিক বোসন কণা হচ্ছে ৫ ধরনের –
- ৩ ধরনের গেজ বোসন (Gauge Bosons)
- ১ টি হিগস্ বোসন (Higgs Boson)
- ১ টি গ্রাভিটন (Graviton)

আমাদের আলোচনার বিষয়বস্তু হল হিগস-বোসন। এই কণার হিগস নামকরন করা হয়েছে বিখ্যাত পদার্থবিদ হিগস বোসনের এর নাম অনুসারে । তবে এটা নিয়া আলোচনা করতে গেলে যে দুটি বিষয় মাথায় আসে তার একটি সার্ণ(CERN-European Organization for Nuclear Research) এর LHC(LARGE HADRON COLLIDER) ।সার্ন এর LHC সম্পর্কে আমরা কম-বেশি সকলেই জানি ,লার্জ হ্যাড্রন কোলাইডার হল পৃথিবীর বৃহত্তম কণা ত্বরক বা কনা পিষণকারী যন্ত্র ! এটি পৃথিবীর যন্ত্রও বটে ! এটি ভুঅভ্যন্তরে অবস্থিত ২৭ কিলোমিটারের একটি রিং আকৃতির যন্ত্র । এটিকে একটি পৃথিবীর অন্যতম শক্তিশালী সুপার কম্পিউটার দ্বারা কন্ট্রোল করা হয় ! ৯ টেরা ইলেকট্রন ভোল্টের প্রোটনসমৃদ্ধ বিপরীত গামী রশ্মির কনাগুলো প্রায় আলোর গতিতে একে অন্যের সাথে সংঘর্ষে নিযুক্ত হয় ! এর অভ্যন্তর ভাগ একদম বায়ুশূন্য এবং তাপমাত্রা -২৭১.৩ ডিগ্রি সেলসিয়াস যা , মহাশূন্যের তাপমাত্রার চাইতেও কম ! তবে এর রশ্মি নির্গমনকারী দুই টিউবের চারেপাশে তরল হিলিয়ামের প্রবাহ থাকে যা এর চৌম্বকক্ষেত্রসহ পুরো ব্যবস্থাটির তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রনে রাখে !

বিজ্ঞানী হিগস ১৯৬৪ সালে শক্তি হিসেবে এমন একটি কণার ধারণা দেন, যা বস্তুর ভর সৃষ্টি করে। এর ফলে এই মহাবিশ্ব সৃষ্টি সম্ভব হয়েছে। এ কণাটিই ‘ঈশ্বর কণা’ নামে পরিচিতি পায়। বিজ্ঞানী বিজ্ঞানী পিটার হিগস এর নামানুসারে এর নামকরন করা হয়। এটা এমন একটা উপাদান যার সাহায্যে ভরের উৎপত্তি জানা যাবে। ধারনা করা হয়ে থাকে বিগ ব্যাং এর সাথে সাথে কিছু কনার উৎপত্তি ঘটেছিল যারা ছিল ভরবিহীন। কিন্তু পরবর্তীতে এরা ভর লাভ করে।আপনি নিশ্চয় হাসছেন, এ আবার কোন পাগলের প্রলাপ। ভর কি হুদায় উইড়া আসে নি? প্রোটন ও নিউট্রন নিয়ে আলোচনায় আমরা জেনেছিলাম যে কোয়ার্কদের আপেক্ষিক গতিবেগের জন্য নিউট্রন, প্রোটনের ভরের সৃষ্টি হয় । আর মহাবিশ্বের সুচনালগ্নের এই ভরহিন কণার জন্য হিগস ফিল্ড নামক আরেকটা তত্ত্ব আছে। এর নাম করন করা হয় হিগস ফিল্ড নামে । অর্থাৎ কনাগুলো যখন এই হিগস ফিল্ডের ভেতর দিয়ে অতিক্রম করবে তখন এরা ভর লাভ করবে।

এলএইচসি তে দুটি প্রোটন কনার সংঘর্ষের ফলে কিছু কনার সৃষ্টি হয় যার একটার ভর অনেকটা হিগসের তাত্ত্বিক কনার কাছাকাছি, যা হিগস কনা নামে পরিচিত।LHC এর টিউবের ভিতর কনারা আলোর বেগের কাছাকাছি গতিতে প্রতিনিয়ত একে অপরের সাথে সংঘর্ষে লিপ্ত হচ্ছে। তবে কণাদের এমন ১ বিলিয়ন সংঘর্ষে মাত্র ১ বারই হিগস বোসন কণা পাওয়ার সম্ভাবনা আছে।হিগস বোসন কণা উৎপাদনের চারটি প্রক্রিয়া আছে।
-হিগস স্ট্রালং
-গ্লুউন ফিউশন
-উইক বোসন ফিউশন
-টপ ফিউশন

সংক্ষেপে, হিগস বোসন হচ্ছে এমন একটা অনুমিত বা প্রেডিক্টেড কনা, যার ভর স্টান্ডার্ড এলিমেন্টে আগে থেকেই অনুমিত ছিলো এবং যা হিগস ফিল্ডের বোসন কনা নামে পরিচিত ।এই মৌলিক কনা গুলো অশূন্য হিগস ফিল্ডের সাথে যুক্ত হয়ে ভর লাভ করে থাকে। ফোটন ও সেই জাতীয় শক্তি আদানপ্রদানকারী গেজ কণার সাথে যুক্ত হয়ে এটি W+ W-, Z0 নামে ভারী মেসন তৈরী করে যেগুলি সবই ফোটন বা হিগস কণার মত বোসন। এটা সালাম, ওয়াইনবার্গ, গ্ল্যাশোর স্ট্যান্ডার্ড মডেলে হিগস কণা ও হিগসের প্রতিসাম্য ভঙ্গ ব্যবহারের ফল।ইলেক্ট্রন, নিউট্রিনো, কোয়ার্ক এসব কণার সাথে যুক্ত হয়েও হিগস কণা তাদের ভর দেয়।

আরেক ভাবে বলা যায় হিগস বোসন কনা হচ্ছে এমন একটা কনা যেটা এতোদিনের অসম্পূর্ণ স্টান্ডার্ড এলিমেন্টাল ফিজিক্সের তত্ত্ব কে সম্পূর্ন করে।

হিগস ফিল্ড কি?
এক ধরণের ফিল্ডের মধ্য দিয়ে চলার সময় মৌলিক কণাগুলো ঐ ফিল্ডের সাথে বিভিন্ন মাত্রায় সংঘর্ষ বা ইন্টার‍্যাকশন করছে, আর সেই ইন্টার‍্যাকশনের মাত্রাই বলে দিচ্ছে যে সেই কণার ভর কত হবে।বিগ ব্যাংয়ের পরে যখন মহাবিশ্ব কিছুটা ঠান্ডা হয়ে আসে তখন হিগস ফিল্ড তৈরী হয়। আর হিগস ফিল্ড তৈরী হবার আগে সমস্ত কণাই ছিল ভরহীন। এই হিগস ফিল্ড তৈরী হলে – ফিল্ডের সাথে ভরহীন কণাগুলো নানাভাবে ইন্টার‍্যাকশন করতে থাকে ও কণাগুলো ভরযুক্ত হতে থাকে। ভরযুক্ত হবাব সাথে সাথে আবার কণাগুলোর বেগও কমে আসে। হিগস ফিল্ডের সাথে ইন্ট্যারেকশণের মাত্রাই বলে দেয় কণার ভর কতো হবে। উদাহরণ স্বরূপ বলা যায়, নিউট্রিনোগুলোর ভর খুব কম, কেননা হিগস ফিল্ডের সাথে এদের ইন্টার‍্যাকশনের মাত্রা কম। অন্যদিকে, ইলেক্ট্রন কিংবা কোয়ার্ক, নিউট্রিনোর তূলনায় বেশী ভারী – কেননা হিগস ফিল্ডের সাথে এই কণাগুলোর ইন্টার‍্যাকশনের মাত্রা নিউট্রিনোর চাইতে বেশী।
হিগস ফিল্ড এমন একটা তাত্ত্বিক ক্ষেত্র যা অদৃশ্যমান এবং চুম্বক শক্তি এর মতো । এটা মহাবিশ্ব সম্প্রসারনের সাথে সম্প্রসারিত হচ্ছে । মহাবিশ্বের যে কোন স্থানে মৌলিক কনা ছড়িয়ে থাকুক না কেনো, এর মধ্যে দিয়ে পাস করলে , সে তখন বাকী কনাগুলোকে ডেকে আনবে , একটা আরেকটার সাথে যুক্ত হয়ে ভর লাভ করবে। ফোটন এখানে বাহক হিসেবে কাজ করে। সুতরাং বলা যায় পার্টিকেল গুলোর কোন অস্তিত্বই ছিলোনা কিন্তু যখন মহাবিশ্বের সৃষ্টি হয় তখন তা ভর লাভ করে।

নোবেল বিজয়ী বিজ্ঞানী লিউ লেডারম্যান হচ্ছেন একজন আজ্ঞেয়বাদী(যিনি ঈশ্বরের উপস্থিতি নিয়ে সন্ধিহান,কখনো বলেন না যে ঈশ্বর নেই আবার অস্বীকারও করেন না) পদার্থবিদ। তিনি ই সর্বপ্রথম এর নাম দেন গড পার্টিকেল বা ঈশ্বর কনা। কিন্তু বিজ্ঞানী হিগস এর বিরোধিতা করে বলেন তিনি নিজেই ঈশ্বরে বিশাসী না, তাছাড়া এই কনার আবিষ্কারের জন্য তার অনেক বছর অপেক্ষা করতে হয়েছে বলেই তিনি এর নাম দিয়েছিলেন goddam particle। কিন্তু প্রকাশক বইতে এ নামটা পরিবর্তন করে গডস পার্টিক্যাল করে দেন।... আর তখন থেকেই তা গড পার্টিকেল বা ঈশ্বর কণা নামে পরিচিত হওয়া শুরু করে ! আজ আমাদের পাশের গ্রামে এক হুজুর এই ঈশ্বর কণা নিয়ে ওয়াজে বয়ান দিয়ে বলছিলেন , "নাউজুবিল্লাহ, জাহান্নামি নাস্তিকেরা নাকি ইসরাইলের ষড়যন্ত্রে ঈমান ধ্বংস করার জন্য ঈশ্বর কণা বের করেছে । " কথা গুলো শোনার পরে আমার বাবা ঈমান হারানোর বিচলিত হয়ে এই কথাগুলো আমাকে বলছিলেন । যাই হোক ধর্ম নিয়ে টানব না ... আমার অনেক বন্ধুও এই ঈশ্বর কণা নিয়ে চিন্তিত । তাই বলছি ঈশ্বর কণা কেবল পদার্থবিজ্ঞানের একটি টার্ম । 

গ্রীক দার্শনিক ডেমোক্রিটাস অণু আবিষ্কার করার পর মনে করলেন এই অণুকে আর ভাঙ্গা যায় না এবং অণুই হচ্ছে পরম ক্ষুদ্র কণা। কিন্তু এখন আমরা জানি যে অণু কোন পরম ক্ষুদ্র কণা নয় এবং কোন মৌলিক কণা ও নয়। আমাদের এই মহাবিশ্বের সব কণাকে একটি মৌলিক কাঠামোতে বিভক্ত করা যায়। যে তত্ত্বের মাধ্যমে আমরা ভাগ করতে পারি তাকে The Standard Model of Particle Physics বলে। এই তথ্য অনুসারে মহাবিশ্বের ব্যারিওনিক ম্যাটার অর্থ্যাত যাদের প্রোটন এবং নিউট্রন রয়েছে কিন্তু ইলেকট্রন বা নিউট্রিনো নেই, তাদের দুটি ভাগে ভাগ করা যায়। একটি হলো ফার্মিওন যেখানে কণাগুলোর ভর আছে এবং ইলেকট্রিক চার্জ আছে। অন্যদিকে, আরেকটি ভাগ হল বোসন যেখানে কণাগুলো প্রকৃতির বল ধারণ করে।

স্ট্যান্ডার্ড মডেল অনুসারে আরেকটি অভিনব কণার সন্ধান মিলতে পারে বলে 1960 সাল থেকে আশাবাদী ছিলেন পদার্থবিদেরা। অবশেষে 4 জুলাই, 2012 সালে CERN এ অবস্থিত Large Hadron Collider(LHC) দিয়ে সেই অভিনব কণার সন্ধান মেলে। বিজ্ঞানী পীটার হিগস এবং আমাদের বাঙালি বিজ্ঞানী সত্যেন বোস এর নামানুসারে এই নতুন কণার নাম দেওয়া হয় হিগস-বোসন কণা। এই হিগস-বোসন এর চিহ্ন  হলো H0।

 এই হিগস-বোসন মহাবিশ্বের একটি অনেক বড় রহস্য ছিল একসময়। তবে আমরা এখন এই হিগস-বোসন এর ব্যাপারে অল্প কিছু হলেও জেনেছি। হিগস হল একটি বোসন কণা এবং একটি মৌলিক কণা।  প্রথমে ধারণা করা হয় যে এই কণার ভর আণবিক নিউক্লিয়াস এর এক হাজার ভাগের এক ভাগ। তবে ভালো করে পর্যবেক্ষণ  করে দেখা যায় যে এই কণার ভর হলো 125 Gev যেটি প্রোটনের ভর এর চেয়ে 130 গুন বেশি। সবচেয়ে অদ্ভুত ব্যাপার হলো হিগস-বোসন এর কোন প্রকার স্পিন নেই, ইলেকট্রিক চার্জ নেই এবং কোন সাধারন বলের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে না। অন্যদিকে, কোন সব বোসন কণার যেমন ক্ষেত্র আছে: যেমন ফোটন এর রয়েছে বিদ্যুৎ চুম্বকীয় ক্ষেত্র তেমনি হিগস-বোরন এরও আছে হিগস ফিল্ড। ধারণা করা হচ্ছে যে এই মহাবিশ্বের যেকোনো কিছুর ভর আছে এই হিগস ফীল্ড এর জন্য। কোন বস্তু জড়তায় থাকতে পারে এই হিগস ফীল্ড এর কারণেই। যে বস্তুর যত ভর বেশি রয়েছে সেই বস্তু হিগস ফীল্ড এর সাথে ততবেশি মিথস্ক্রিয়া করে। অন্যদিকে, হিগস-বোসন শুধু বেশি ভর বস্তু দের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে বলে ফোটন আলোর গতিতে ছুটতে পারে অর্থাৎ এই হিগস ফীল্ড এর কারণে সব বস্তু আলোর গতিতে ছুটতে পারে না।

এই হিগস-বোসন আবার অনেক আনস্টেবল। এর জীবনকাল সময় মাত্র 1.56*10^-22 সেকেন্ড এবং এই সময়ের পরে হিগস কণা রূপান্তরিত হয় Bottom-Antibottom pair, দুটি w-বোসন, দুটি Gluon, Tau-Tntitau Pair, দুটি z-বোসন এবং দুটি   ফোটন এ। মহাবিশ্ব সৃষ্টি হওয়ার 10^-12 সেকেন্ড পরেই এই হিগস ফীল্ড তৈরি হয়।

বর্তমানে পরীক্ষা-নিরীক্ষা করে বলা যায় যে এই হিগস কণার ভর একটি ক্রিটিকাল মাত্রায় আছে। হিগস কণার ভর যদি এই মাত্রার থেকে আর একটু বেশি হয় তবে পুরো মহাবিশ্ব কলাপ্স করতে পারে একটি বিন্দুতে। হিগস এর এই ভরের মাত্রা বৃদ্ধি পাওয়াকে বলা হয় Phase Transition। তবে এই কোলাপস আর মহাবিশ্বের সম্প্রসারণ মিলে মহাবিশ্বের কোন পরিবর্তন নাও আসতে পারে। বিজ্ঞানীরা আরও মনে করছেন যে Dark Matter এর সাথে এই হিগস কণার সম্পর্ক থাকতে পারে। তবে আমাদের জানার এখনো অনেক কিছু বাকি। হয়তো এই হিগস-বোসন এর রহস্য উদঘাটন করতে পারলে আমরা মহাবিশ্বের সকল রহস্যের সমাধান খুঁজে পাব, না হয় Quantum Theory of Gravity পাবো। তাই আমাদের এখন এই Hìggs-বোসন এর রহস্য উদঘাটন করতে হবে।

Source1-https://atlas.cern/updates/atlas-feature/higgs-বোসন

source2-https://phys.org/news/2013-12-collapse-universe-closer.html

তথ্যঃ https://en.wikipedia.org/wiki/Higgs_boson
https://en.wikipedia.org/wiki/Photon
https://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetism
https://home.cern/topics/large-hadron-collider
https://en.wikipedia.org/wiki/Large_Hadron_Collider
https://en.wikipedia.org/wiki/Satyendra_Nath_Bose