পদার্থের ক্ষুদ্রতম কণার কথা

পদার্থের ক্ষুদ্রতম কণা কি? এই প্রশ্নটি একজন সাধারণ মানুষকে জিজ্ঞেস করা হলে ,তার উত্তরটি হবে ইলেক্ট্রন,প্রোটন ও নিউট্রন হচ্ছে পদার্থের ক্ষুদ্রতম কণা ।আর যারা একটু-আধতু পদার্থ বিজ্ঞানের খবর রাখে তারা হয়তো বলেই দিবে পদার্থের ক্ষুদ্রতম কণা হচ্ছে কোয়ার্ক ,লেপ্টোন ইত্যাদি । তারমানে দাঁড়াচ্ছে আমি যা নিয়ে লিখতে যাচ্ছি তা কম-বেশি সবার জানা ,তারপরেও লিখছি যদি কারো অজানা থাকে । পদার্থের এই ক্ষুদ্রতম কণা সম্পর্কে মানুষ আগে জানতো না । ১৮০৩ সালের আগে মানুষ জানতো আমাদের বিশ্বব্রাহ্মন্ড ৪ টি মৌলিক বস্তু দিয়ে গঠিত ।

চিত্র -১ :অ্যারিস্টটলের৪ টি মৌলিক বস্তু

• মাটি
• পানি
• বাতাস
• আগুন

আর মৌলিক বস্তুর ধারনাটি বিখ্যাত দার্শনিক অ্যারিস্টটল প্রতিষ্ঠা করে গিয়েছিলেন । যদিও তার আগে গ্রীক দার্শনিক ডেমোক্রিটাস এবং ভারতের কণাদ বলেছিলেন পদার্থ সমূহ অতি ক্ষুদ্রতম কণা দ্বারা গঠিত যার নাম দেন তাঁরা অ্যাটম । কিন্তু অ্যারিস্টটলের জন্য এই মতবাদ টি তেমন গ্রহণ যোগ্যতা পায়নি । এরপরে ১৮০৩ সালে বৃটিশ বিজ্ঞানী জন ডাল্টন আবার ডেমোক্রিটাসের মতবাদকে সমর্থন করে পরমানুবাদের সূচনা করেন । এরপর ১৮৯৭ সালে জে জে থমসনের ইলেকট্রন আবিস্কার, ১৯১৯ সালে রাদারফোর্ডের প্রোটন এবং ১৯৩২ সালে চ্যাডউইকের নিউট্রন আবিস্কারের মাধ্যমে আজকের পরমাণুর গঠন পাই । আর এই ইলেকট্রন,প্রোটন এবং নিউট্রন কেই ক্ষুদ্রতম কণা মনে করা হতো ,কিন্তু বর্তমানে পদার্থবিদরা এই ৩ টি কণার চেয়েও ক্ষুদ্রতম কণার কথা বলেন আর তা হচ্ছে কোয়ার্ক , লেপ্টোন এবং বোসন কণার কথা ।

চিত্র -২ :পরমাণু হতে কোয়ার্ক ।
আমি এতক্ষন যে কণা গুলোর কথা বললাম পদার্থের এই ক্ষুদ্রতম কণা গুলোর একটা গুরুত্বপূর্ণ ধর্ম হচ্ছে স্পিন, স্পিন অর্থ হচ্ছে কণা গুলোর লাটিমের ন্যায় ঘুরা (বুঝার জন্য বললাম “লাটিমের ন্যায় ঘুরা” তবে ভালভাবে বলতে গেলে বলতে হয় ‘স্পিন হচ্ছে কণাকে বিভিন্ন দিক দিয়ে দেখলে যেমন দেখায় ’)।

চিত্র -৩ : স্পিন এর উদাহরণ ।
কিছু কণা আছে যাদের কে, যে কোন অ্যাঙ্গেল হতে একই রকম দেখা যায় অর্থাৎ তাদের স্পিন হচ্ছে ০ (শূন্য) ব্যাপারটা আরো সহজ ভাবে বলা যায় যে , একটা গোলাকার বস্তুর যে কোন দিক হতেই আমরা দেখি বস্তু টাকে একই রকম দেখা যাবে আর এই কণার একটি উদাহরণ হচ্ছে আলোচিত হিগস্ বোসন কণা অর্থাৎ হিগস্ বোসনের স্পিন হচ্ছে শূন্য । কিছু কণা আছে ৩৬০^০ ঘুরলে অনুরূপ দেখা যায় তাদের স্পিন হচ্ছে ১ যেমন দুইজন মানুষ মুখোমুখি দাড়ালো, এখন একজন যদি অপর জন কে কেন্দ্র করে ঘুরে তাহলে ৩৬০^০ ঘুরার পর আবার তাকে অনুরূপ দেখতে পাবে । কিছু কণা আছে ১৮০^০ ঘুরলে অনুরূপ দেখা যায় তাদের স্পিন হচ্ছে ২ । মহাকর্ষ বলের জন্য দ্বায়ী গ্রাভিটন কণার স্পিন হচ্ছে ২ যা এখন পর্যন্ত পরীক্ষাগারে আবিষ্কার করা সম্ভব হয়নি । এতক্ষণ যা বলা হল তা বেশ সোজা-শাপটা কিন্তু আশ্চর্যের বিষয় হল এমনও কণা আছে যাদেরকে পূর্ণ একবার ঘুরালেও অনুরূপ দেখা যায়না, দুইবার পূর্ণ ঘূর্ণন অর্থাৎ ৭২০^০ ঘুরার পর অনুরূপ দেখা যায় আর এই রকম কণা গুলোর স্পিন হচ্ছে ১/২ ।

চিত্র -৪: ১/২ স্পিন কণা ।
আমাদের সবচেয়ে পরিচিত ইলেকট্রন, প্রোটন, নিউট্রন ইত্যাদি কণাগুলোর স্পিন হচ্ছে ১/২ । আমাদের স্বাভাবিক জীবনে ৭২০^০ ঘুরার বা ১/২ স্পিন বিশিষ্ট কোন কিছুর উদাহরণ দেওয়া সম্ভব না তবে ৪ নং চিত্রে একটু ধারণা দেওয়ার চেষ্টা করেছি । আসলে এই সব কিছুই গাণিতিকভাবে দেখানো হয়েছে ।
আমাদের চারপার্শে যা দেখি সব কিছুই মূলত দুই ধরনের কণা দিয়ে গঠিত –
১.ফার্মিয়ান কণা, এই কণাগুলো ফার্মি-ডিরাক সংখ্যায়ন মেনে চলে ।
২.বোসন কণা, এই কণাগুলো বোস-আইনস্টাইন সংখ্যায়ন মেনে চলে ।

চিত্র -৫ : ফার্মিয়ান কণা এবং বোসন কণা ।
এই দুই ধরনের কণার সমন্বয়ে আমরা এবং আমাদের এই বিশ্ব জগত গঠিত ।