লার্জ হ্যাড্রন কলাইডার (LHC) হ'ল এখন পর্যন্ত বিশ্বের বৃহত্তম সর্বোচ্চ-শক্তির কণা সংঘর্ষক (ত্বরক) এবং বিশ্বের বৃহত্তম মেশিন। এটি ইউরোপীয় নিউক্লীয় গবেষণা সংস্থা সার্ন (CERN) দ্বারা ১৯৯৯ এবং ২০০৮ সালের মধ্যে ১০,০০০ এরও বেশি বিজ্ঞানী এবং শতাধিক বিশ্ববিদ্যালয় এবং পরীক্ষাগার, পাশাপাশি ১০০ টিরও বেশি দেশের সহযোগিতায় নির্মিত হয়েছিল।
যন্ত্রটিকে সুইজারল্যান্ডের জেনেভা শহরের কাছে, ফ্রান্স-সুইজারল্যান্ড সীমান্তের প্রায় ১৭৫ মিটার নিচে ২৭ কিলোমিটার পরিধির একটি সুড়ঙ্গের মধ্যে স্থাপন করা হয়েছে।
এখন এর চেয়ে ঢের বড় পার্টিক‌্‌ল কোলাইডার তৈরির পরিকল্পনা করেছে পরমাণুর কেন্দ্রক তথা নিউক্লিয়াস নিয়ে গবেষণার ইউরোপীয় সংস্থা সার্ন। নতুনটি কোলাইডারের সুড়ঙ্গটি হবে ১০০ কিলোমিটার লম্বা। সার্নের কর্তাদের আশা, ২০৪০ নাগাদ এই সুড়ঙ্গে ইলেক্ট্রন-পজ়িট্রন কোলাইডার তৈরি হয়ে যাবে। খরচ পড়বে ৯০০ কোটি ইউরো। সার্নের ডিরেক্টর জেনারেল ফাবিওয়া গিয়ানত্তি-র মতে, বস্তুর নাড়ী-নক্ষত্র সন্ধানের পথে ‘এই পরিকল্পনাটিই একটি উল্লেখযোগ্য অগ্রগতি’।
লার্জ হ্যাড্রন কলাইডার (LHC) ও ফিউচার সার্কুলার কলাইডার (FCC) -
সে যাই হোক, এই LHC সংঘর্ষকটির বা ত্বরকটির চারটি ক্রসিং পয়েন্ট রয়েছে যার চারপাশে সাতটি ডিটেক্টর রয়েছে এবং প্রতিটি নির্দিষ্ট ধরণের গবেষণার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। LHC এ যন্ত্রটিকে ৯ টেরা ইলেকট্রন ভোল্টের প্রোটনসমৃদ্ধ রশ্মির মুখোমুখি সংঘর্ষ ঘটানোর জন্য তৈরি করা হয়েছিল। এ ধরনের সংঘর্ষ ঘটানোর মূল উদ্দেশ্য পদার্থবিজ্ঞানের প্রমিত মডেলের (Standard Model) সত্যতা ও সীমাবদ্ধতা নির্ণয় করা। কণা পদার্থবিজ্ঞানে বর্তমানে এই প্রমিত মডেলই সর্বাধিক গ্রহণযোগ্য তাত্ত্বিক মডেল হিসেবে বিবেচিত হয়।
LHCএর ভিতরে, সংঘর্ষ হবার আগে দুটি উচ্চ-শক্তি কণা রশ্মিগুলোর গতি থাকে আলোর গতির কাছাকাছি। রশ্মিগুলো পৃথক বিম বা রশ্মি পাইপের ভিতর দিয়ে বিপরীত দিক থেকে ছোঁড়া হয় - দুটি টিউবই আলট্রাহাই ভ্যাকুয়ামে রাখা। এগুলি অতিপরিবাহী তড়িৎচুম্বক দ্বারা তৈরি একটি শক্তিশালী চৌম্বকীয় ক্ষেত্র দ্বারা LHCএর রিংয়ের চারপাশে আবৃত থাকে।
তড়িৎচুম্বক গুলি বিশেষ বৈদ্যুতিক তারের কয়েলের মাধ্যমে উৎপন্ন হয় যা একটি অতিপরিবাহী অবস্থায় পরিচালিত হয় ও পরিচালনের সময় এখানে বিদ্যুৎ কোনপ্রকার বাধা পায় না অথবা হ্রাসপ্রাপ্ত হয় না। এর জন্য চুম্বকগুলো ‑২৭১.৩ ডিগ্রি সেলসিয়াসে শীতল করা প্রয়োজন হয় - তাপমাত্রা বাইরের চেয়ে শীতল থাকে। এই কারণে, LHC এর বেশিরভাগ অংশ তরল হিলিয়াম দ্বারা পূর্ণ থাকে যা চুম্বককে শীতল করে তোলে, পাশাপাশি অন্যান্য অংশ গুলিতেও যেমন- সরবরাহকারী অংশেও হিলিয়ামে পূর্ণ থাকে।
বিভিন্ন ধরনের এবং আকারের হাজার হাজার চুম্বক LHC-তে লাগানো আছে, এবং এগুলো LHCএর চারদিকে রশ্মিগুলোকে পরিচালিত করতে ব্যবহৃত হয়। এর মধ্যে রয়েছে ১২৩২ দ্বিপোল চুম্বক যা ১৫ মিটার দৈর্ঘ্য, এটি রশ্মিগুলোকে বাঁকায় এবং ৩৯২ চতুর্ভুজ চুম্বক, প্রতিটি ৫-৭ মিটার দীর্ঘ, যা রশ্মিগুলোকে ফোকাস করে। সংঘর্ষের ঠিক আগে, অন্য ধরণের চুম্বক আছে যারা সংঘর্ষের সম্ভাবনা বাড়াতে কণাগুলি আরও কাছাকাছি "চেপে ধরতে" ব্যবহৃত হয়। কণাগুলি এত ছোট যে তাদের সংঘর্ষে পরিণত করার কাজটি এমন ১০ কিলোমিটার দূর থেকে দুটি সূঁচ নিক্ষেপ করা হলে যেন নির্ভুলতার সাথে তারা মাঝপথে মিলিত হয়।
LHCএর সমস্ত কিছুর নিয়ন্ত্রণের জন্য, এর পরিষেবা এবং প্রযুক্তিগত অবকাঠামো CERN নিয়ন্ত্রণ কেন্দ্রের এক ছাদের নীচে রাখা হয়েছে। এখান থেকে, LHC-র অভ্যন্তরের রশ্মিগুলো LHCএর রিংয়ের চারপাশে চারটি স্থানে সংঘর্ষের জন্য তৈরি করা হয়েছে এবং চারটি কণা ডিটেক্টর - ATLAS, CMS, ALICE ও LHCb.- ও আছে এদের অবস্থান অনুসারে।
২০০৭ খ্রিষ্টাব্দের ১০ সেপ্টেম্বর প্রথমবারের মতো পুরো LHC-তে প্রোটন রশ্মি চালনা করা হয়। এর আগে ৮-১১ আগস্টের মধ্যে এতে প্রাথমিক কণা রশ্মি ঢোকানো হয়, তাপমাত্রা ধীরে ধীরে ১.৯ কেলভিনে (-২৭১.৩° সেলসিয়াস) নামিয়ে আনা হয়। এর মধ্যে আনুষ্ঠানিকভাবে প্রথম উচ্চশক্তির সংঘর্ষ ঘটানো হয় ২১ অক্টোবর। তাই ২১ অক্টোবরকেই LHC'র উদ্বোধন দিবস বলা হচ্ছে।
এর আগেও অনেকগুলো হ্যাড্রন-সংঘর্ষক তৈরি করা হয়েছে। কিন্তু LHC-র মত অন্য কোনোটিই এতো আলোচিত হয়নি। এর কারণ LHC'র উচ্চশক্তি। এর মধ্যকার সংঘর্ষের মাধ্যমে মহাবিশ্বের জন্মলগ্ন বা মহাবিষ্ফোরণের ঠিক পরের অবস্থাগুলো জানা যাবে বলে আশা করা যাচ্ছে।
অনেকেই এই পরিকল্পিত পরীক্ষার নিরাপত্তা বিষয়ে প্রশ্ন তুলেছেন। অনেকে বলছেন, এর মাধ্যমে বিশাল ধ্বংসযজ্ঞ শুরু হয়ে যাওয়ার আশঙ্কা আছে। কিন্তু বিজ্ঞানী মহল় এ ধরনের কোনো নিরাপত্তাহীনতার সম্ভাবনা নাকচ করে দিয়েছেন।
নির্মাণের কারণ-
পদার্থবিজ্ঞানীগণ লার্জ হ্যাড্রন কোলাইডারের মাধ্যমে পদার্থবিজ্ঞানের কিছু মৌলিক প্রশ্নের উত্তর খুঁজে পাবার আশা করেছেন। এদের মধ্যে মৌলিক কণাসমূহ, স্থানকালের গঠন, মহাবিশ্বকে পরিচালনাকারী মৌলিক নিয়মসমষ্টি, বিশেষত কোয়ান্টাম বলবিজ্ঞান ও সাধারণ আপেক্ষিকতার সেইসব ক্ষেত্রসমূহ যেখানে জ্ঞান অজানা, অস্বচ্ছ, কিংবা এরা কোনভাবেই খাটে না তা অন্তর্গত। এছাড়া লার্জ হ্যাড্রন কোলাইডার কিছু নির্দিষ্ট প্রশ্নের উত্তরের জন্যও নির্মাণ করা হয়েছিল। যেমন-
• হিগস্‌ মেকানিজামে বর্ণিত ইলেক্ট্রোউইক সিমেট্রি ব্রেকিং পদ্ধতিতে কি মৌলিক কণার ভরসমূহ আদৌ পাওয়া সম্ভব কিনা ? লার্জ হ্যাড্রন কোলাইডার দ্বারা আশা করা হচ্ছে যে এটি পদার্থবিজ্ঞানের সোনার হরিণ হিগস বোসন বা ঈশ্বর কণার অস্তিত্ব প্রমাণ করবে বা বাদ দেবে যার ফলে পুরো সাধারণ মডেল বাতিল বলে গণ্য হবে।
• অতিপ্রতিসাম্য বা সুপার সিমেট্রি যা সাধারণ মডেলের একটি বর্ধিত অংশ এবং পোয়াঁকারে প্রতিসাম্য Poincaré symmetry) যা প্রকৃতিতে দেখা যায়। সকল জ্ঞাত কণার কি অতিপ্রতিসম জোড় আছে ?
• রজ্জু তত্ত্ব বা স্ট্রিং থিয়োরির ওপর নির্ভর করে বিভিন্ন মডেল যে অতিরিক্ত মাত্রার ভবিষ্যৎবাণী করেছে তা আদৌ আছে কিনা কিংবা থাকলে আমরা কি তা আলাদা ভাবে নির্ণয় করতে পারি ?
• তমোপদার্থের ( Dark Matter ) ধর্ম কি যার পরিমাণ মহাবিশ্বের মোট ভরের প্রায় ২৩% ?
অন্যান্য প্রশ্ন সমূহ হচ্ছে, তড়িচ্চৌম্বক বল, সবল নিউক্লীয় বল, এবং দুর্বল নিউক্লীয় বল কি আসলে একই বলের বিভিন্ন প্রকাশ, যেমনটি মহা একীকরণ তত্ত্বে কল্পনা করা হয়েছে ?
• কেন মহাকর্ষ অন্যান্য মৌলিক বলের তুলনায় অত্যন্ত দুর্বল ?
• সাধারণ মডেলের বাইরে আর কি কোনও কোয়ার্ক মিশ্রণ (Quark Flavor Mixing ) আছে ?
• কেন পদার্থ এবং প্রতি পদার্থের সিমেট্রির( Matter & Anti-Matter Symetry ) মাঝে গরমিল দেখা যায় ?
• মহাবিশ্বের প্রারম্ভে কোয়ার্ক-গ্লুওন প্লাজমার ( Quark-Gluon Plasma ) ধর্ম কি রকম ছিল ?
বলাবাহুল্য, এই লার্জ হ্যাড্রন কলাইডার নামের দানবটা শুধু সুইজারল্যান্ডেই সীমাবদ্ধ থাকেনি, সুইজারল্যান্ডের লেক জেনেভার নিচ দিয়ে চলে গেছে একেবারে ফ্রান্স অব্দি। সেখানেই বিজ্ঞানীরা পেলেন হিগস কণার অস্তিত্বের সুস্পষ্ট প্রমাণ। জেনিভার লার্জ হ্যাড্রন কোলাইডারের সাহায্যে এ ভাবেই হিগস-বোসন কণার অস্তিত্ব প্রমাণ হয়েছিল ২০১২ সালে।
হিগস কণার অস্তিত্বের সুস্পষ্ট প্রমাণঃ
কীভাবে তারা এই পরীক্ষাটি সম্পন্ন করলেন, এ নিয়ে সাদামাটা ভাষায় কিছু বলা যাক।
আমাদের মহাবিশ্ব যদি হিগসের অথই সমুদ্রে ভাসমান থাকে আর সেই সমুদ্র যদি হিগস-কণাদের দিয়ে তৈরি হয়, তাহলে প্রচণ্ড বেগে ধাক্কা দিলে সেখান থেকে কিছু কণা বেরিয়ে আসতে পারে। আটলান্টিক মহাসাগরের নিচে প্রচণ্ড গতিতে দুটো সাবমেরিনের সংঘর্ষ হলে যেমন কিছু পানি ছিটকে চলে আসে উপরে, আর তা দেখে আমরা বুঝি নিশ্চয়ই পানির নিচে কিছু একটা ঘটেছে।
ঠিক তেমনি ব্যাপার হবে হিগস-মহাসাগরের ক্ষেত্রেও। হিগস-কণা পেতে হলে প্রচণ্ড গতিতে হিগসের-সমুদ্রকে ধাক্কা দিতে হবে। এমন জোরে ধাক্কা দেওয়ার ক্ষমতা এই পৃথিবীতে লার্জ হ্যাড্রন কলাইডার ছাড়া আর কারও নেই। সেখানে প্রোটনকে আলোর গতির ৯৯.৯৯৯৯৯৯ শতাংশ গতিতে ত্বরান্বিত করা হয়। আর এভাবে দুদিক থেকে প্রোটনের সঙ্গে প্রোটনের মুখোমুখি সংঘর্ষ ঘটানোর মাধ্যমে মৌলিক কণা তৈরি করা হয়।
সেই পদ্ধতিই অনুসরণ করলেন বিজ্ঞানীরা। লার্জ হ্যাড্রন কলাইডারে সংঘর্ষের মাধ্যমে ১৪ ট্রিলিয়ন ইলেকট্রন ভোল্টের শক্তি উৎপন্ন হয়, আর সেই শক্তির ধাক্কায় উপ-পারমাণবিক কণিকারা (subatomic particles) দিগ্বিদিক হারিয়ে ছুটতে থাকে যত্রতত্র। সেগুলো আবার ধরা পরে যন্ত্রদানবের ডিটেক্টরগুলোতে। এভাবেই আটলাস আর সিএমএস ডিটেক্টরে ধরা পড়ল মহামান্যবর হিগসের অস্তিত্ব।
হিগসের শক্তি অবশ্য তাত্ত্বিকভাবে হিসেব করা হয়েছিল অনেক আগেই। বিজ্ঞানীরা জানতেন হিগস-কণা যদি থেকে থাকে তবে সেটার ভর থাকবে ১১৪ থেকে ১৩১ বিলিয়ন ইলেকট্রন-ভোল্ট (যেটাকে নতুন এককে গিগা-ভোল্ট বলা হয়) এর মাঝামাঝি জায়গায়।
বিজ্ঞানীদের অনুমান মিথ্যে হয়নি। প্রোটন নিয়ে গুঁতোগুঁতির ফলাফল শনাক্ত করতে গিয়ে এমন একটা কণা পাওয়া গেল যার শক্তি ১২৫ গিগা ইলেকট্রন ভোল্টের কাছাকাছি। হিগস-কণার যা যা বৈশিষ্ট্য থাকার কথা তা এই ফলাফলের সঙ্গে মিলে যায়। আজ বিজ্ঞানীরা নিশ্চিত যে, নিচের ছবিতে ১২৫ জিইভি-র কাছাকাছি যে ঢিপি চোখে পড়ছে সেটা হিগস-কণার জন্যই হয়েছে।
এটাই ছিল হিগসের প্রথম পরীক্ষালব্ধ প্রমাণ। ফ্যাবিওলা জায়ানোত্তির নেতৃত্বে এক দল (আটলাস) এবং জো ইনকানডেলার নেতৃত্ব আরেক দল (সিএমএস) পৃথক পৃথকভাবে এই কণার খোঁজ পেয়ে তাদের উপর মহলে সার্ন গবেষণাগারের সার্নের মহাপরিচালক রলফ হয়ারের কাছে রিপোর্ট করেন। পৃথক দুই দলের পৃথক গবেষণা থেকে যখন একই ফলাফল বেরিয়ে এল তখনই রলফ হয়ার বুঝতে পারলেন সত্য সত্যই হিগসের সন্ধান পাওয়া গেছে। তারপরেও নিঃসন্দেহ হবার জন্য তারা বেশ কিছুদিন সময় নিয়ে ফলাফলগুলো পুনঃপরীক্ষা করলেন।
অবশেষে সবাই হলেন নিঃসন্দেহ। শেষমেশ ২০১২ সালের জুলাই মাসের চার তারিখে অস্ট্রেলিয়ার মেলবোর্নে অনুষ্ঠিত হাই এনার্জি ফিজিক্সের একটি দ্বিবার্ষিক কনফারেন্সে হিগসের প্রাপ্তির খবর জানানো হয়। জেনেভার সার্ন থেকে সরাসরি রিলে করা হয় তাদের ঘোষণাটি। গবেষণাগারের মহাপরিচালক রলফ হয়ার যখন এই আবিষ্কারের ঘোষণা দিলেন, তখন উল্লাস আর করতালিতে ফেটে পড়লেন সমবেত শতাধিক বিজ্ঞানী।
বিজ্ঞানীদের মধ্যে উপস্থিত ছিলেন পিটার হিগস স্বয়ং। ৮৩ বছর বয়স্ক এ বিজ্ঞানী ঘোষণার সময় হয়ে উঠলেন আবেগে অশ্রুসজল। বললেন, ‘‘আমি ভাবতেই পারিনি ব্যাপারটা আমার জীবদ্দশাতেই ঘটবে।’’
স্ত্রীকে তখনই ফোনে বলে দিলেন সেলিব্রেশনের জন্য শ্যাম্পেইনের বোতল ফ্রিজে রেখে দিতে। তখই বোধহয় তিনি বুঝে গিয়েছিলেন গুরুত্বপূর্ণ এ আবিষ্কার নিয়ে যেভাবে মিডিয়ায় হৈ চৈ হচ্ছে, হয়তো অচিরেই নোবেল পুরষ্কারের তালিকায় নাম দেখা যাবে তার।
সূত্রঃ
The Large Hadron Collider
লার্জ হ্যাড্রন কলাইডার - উইকিপিডিয়া
https://opinion.bdnews24.com/bangla/archives/12416
