শূন্যস্থান শব্দটি যতটা খালি বোঝায়, বাস্তবে তা ততটা খালি নয়। মহাজাগতিকবিদ্যায় শূন্যস্থান বলতে এমন একটি অবস্থাকে বোঝায় যেখানে একটি ক্ষেত্র তার শক্তির সর্বনিম্ন বিন্দুতে অবস্থান করে — সম্পূর্ণ শক্তিহীন কোনো অঞ্চল নয়, বরং একটি উপত্যকার তলদেশ যেখানে ক্ষেত্রটি বিশ্রাম নিতে পারে। একটি নতুন গবেষণায় যুক্তি দেওয়া হয়েছে যে এমন একটি ক্ষেত্রের চারপাশের পরিবেশ একটি লকডাউনের মতো কাজ করতে পারে, যা ক্ষেত্রটিকে আরও গভীর, নিম্ন-শক্তির অবস্থায় পালিয়ে যেতে বাধা দেয়।
Journal of Cosmology and Astroparticle Physics-এ প্রকাশিত এই কাজটি করেছেন Robson Christie, Jaewoo Joo, Greg Kaplanek, Vincent Vennin এবং David Wands। একটি সরলীকৃত মহাজাগতিক মডেল ব্যবহার করে দলটি একটি আপাতদৃষ্টিতে মৌলিক প্রশ্নের উত্তর খুঁজতে চেয়েছে: একটি সম্প্রসারণশীল মহাবিশ্বে, একটি কোয়ান্টাম ক্ষেত্র কোন শূন্যস্থানে শেষ হবে তা কী নির্ধারণ করে?
তাদের উত্তর নির্ভর করে ডিকোহেরেন্সের উপর — যে প্রক্রিয়ায় একটি কোয়ান্টাম সিস্টেম তার চারপাশের সাথে সংযোগের মাধ্যমে তার ভঙ্গুর দশা-সম্পর্ক হারায়। নিম্ন শক্তির অবস্থার দিকে পথ পরিষ্কার করার বদলে, ডিকোহেরেন্স সেই পথ বন্ধ করে দিতে পারে, ফলে একটি ক্ষেত্র কার্যত যে শূন্যস্থানে ইতিমধ্যে অবস্থান করছে সেখানেই আটকে যায়।
মহাজাগতিকবিদরা শূন্যস্থান বলতে আসলে কী বোঝেন
University of Portsmouth-এর Institute of Cosmology & Gravitation-এর অধ্যাপক David Wands এই শব্দটির দৈনন্দিন অর্থ এড়াতে সতর্ক। তিনি ব্যাখ্যা করেন, মহাজাগতিক শূন্যস্থান সম্পূর্ণ শক্তিহীন কোনো অঞ্চল নয়। এটি এমন একটি অবস্থা যেখানে একটি ক্ষেত্র তার শক্তির সর্বনিম্ন বিন্দুতে অবস্থান করে।
এই পার্থক্যটি গুরুত্বপূর্ণ কারণ শক্তির ল্যান্ডস্কেপে একাধিক সর্বনিম্ন বিন্দু থাকতে পারে। প্রকৃত শূন্যস্থান সর্বনিম্ন সম্ভাব্য বিন্দুকে বোঝায় — সবচেয়ে গভীর উপত্যকা। কিন্তু এর পাশাপাশি অগভীর খাদও থাকতে পারে, যেগুলোকে মিথ্যা শূন্যস্থান বলা হয়।
বিভিন্ন গভীরতায় কাটা উপত্যকার একটি ল্যান্ডস্কেপ কল্পনা করুন। একটি অগভীর উপত্যকায় অবস্থিত কিছু অনির্দিষ্টকাল ধরে সেখানে আটকে থাকতে পারে, যদিও মানচিত্রের অন্য কোথাও একটি নিম্নতর বিন্দু বিদ্যমান। এর অর্থ এই নয় যে গভীরতর উপত্যকায় পৌঁছানো নীতিগতভাবে অসম্ভব; বরং বর্তমান উপত্যকা থেকে বেরোনোর পথটি অবাধে উপলব্ধ নয়।
ক্ষেত্র, কণা এবং অন্তর্নিহিত কার্যপ্রণালী
কোয়ান্টাম ক্ষেত্র হলো এখানে জড়িত মৌলিক বস্তু, এবং এগুলো মহাবিশ্বে সর্বব্যাপী। এদের আচরণ প্রায়শই পরিচিত চিরায়ত ক্ষেত্রের সাথে তুলনা করা হয়, যেমন একটি চৌম্বক ক্ষেত্র, যা মহাকাশের প্রতিটি বিন্দুতে একটি মান বহন করে এবং যার শক্তি স্থান থেকে স্থানে পরিবর্তিত হয়। কোয়ান্টাম ক্ষেত্রও অনুরূপ যুক্তি অনুসরণ করে, তবে একটি গুরুত্বপূর্ণ পার্থক্যসহ: এদের উত্তেজনা কণা হিসেবে প্রকাশ পায়।
সে কারণে, একটি ক্ষেত্র কোথায় থিতু হয় সেই প্রশ্নটি কোনো বিমূর্ত হিসাবের ব্যাপার নয়। এটি সরাসরি নির্ধারণ করে কোন ধরনের কণা বিদ্যমান এবং তারা কীভাবে আচরণ করে।
- প্রকৃত শূন্যস্থান হলো একটি ক্ষেত্রের জন্য উপলব্ধ সর্বনিম্ন-শক্তির বিন্দু।
- মিথ্যা শূন্যস্থান হলো স্থানীয় সর্বনিম্ন বিন্দু — একটি ক্ষেত্রকে জায়গায় ধরে রাখার মতো যথেষ্ট স্থিতিশীল, কিন্তু সবচেয়ে গভীর বিকল্প নয়।
- একটি ক্ষেত্র যে পরিবেশের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে তা নির্ধারণ করতে পারে সে আদৌ সেই সর্বনিম্ন বিন্দুগুলোর মধ্যে স্থানান্তরিত হবে কি না।
হিগস ক্ষেত্র প্রশ্নটিকে বাস্তব করে তোলে
লেখকরা হিগস ক্ষেত্রের দিকে ইঙ্গিত করেন শূন্যস্থান নির্বাচন নিয়ে আগ্রহের সবচেয়ে পরিচিত কারণ হিসেবে। হিগস ক্ষেত্র তার শূন্যস্থান অবস্থায় যে মান গ্রহণ করে তা স্ট্যান্ডার্ড মডেলের কণাগুলোকে ভর দিতে সাহায্য করে, যে কাঠামো পরিচিত মৌলিক কণা এবং চারটি মৌলিক বলের মধ্যে তিনটি বর্ণনা করে। এটি নিম্ন শক্তিতে পদার্থবিজ্ঞানের গঠন নির্ধারণেও সাহায্য করে।
স্ট্যান্ডার্ড মডেলের উপর ভিত্তি করে কিছু গণনা সম্ভাবনা তৈরি করে যে হিগস ক্ষেত্র তার জন্য উপলব্ধ সর্বনিম্ন শক্তি অবস্থায় অবস্থান করছে না। বরং, এটি একটি মিথ্যা শূন্যস্থানে থাকতে পারে। একই গণনা ইঙ্গিত দেয়, অত্যন্ত বড় ক্ষেত্র-মানের ক্ষেত্রে একটি দ্বিতীয় এবং গভীরতর সর্বনিম্ন বিন্দু বিদ্যমান থাকতে পারে।
নতুন এই গবেষণাটি সরাসরি হিগস ক্ষেত্রের পরিণতি সম্পর্কে কোনো বক্তব্য নয়। এটি একটি বৃহত্তর তদন্ত — কোন কার্যপ্রণালী নির্ধারণ করে একটি ক্ষেত্র কোথায় থিতু হবে — যেখানে প্রাসঙ্গিক পদার্থবিজ্ঞানকে আলাদা করতে একটি সরলীকৃত মডেল ব্যবহার করা হয়েছে।
লকডাউন প্রক্রিয়া হিসেবে ডিকোহেরেন্স
মূল ফলাফলটি কোয়ান্টাম টানেলিং সম্পর্কিত, যে প্রক্রিয়ায় একটি ক্ষেত্র তাদের মধ্যবর্তী বাধা অতিক্রম করার মতো যথেষ্ট শক্তি ছাড়াই একটি সর্বনিম্ন বিন্দু থেকে অন্যটিতে যেতে পারে। টানেলিংই সাধারণত একটি মিথ্যা শূন্যস্থানে আটকে থাকা ক্ষেত্রকে গভীরতর অবস্থার দিকে যাওয়ার সুযোগ দেয়।
গবেষণাটি ইঙ্গিত দেয় যে ডিকোহেরেন্স সেই টানেলিংকে দমন করতে পারে। একটি ক্ষেত্র যখন তার পরিবেশের সাথে জড়িয়ে পড়ে এবং কোয়ান্টাম সমন্বয় হারায়, তখন যে রূপান্তরগুলো এটিকে বাধার ওপারে নিয়ে যেত সেগুলো কম সম্ভাব্য হয়ে ওঠে। কার্যত, ক্ষেত্রটি যে শূন্যস্থানে পৌঁছেছে সেখানেই পিন হয়ে যায়।
এটি শূন্যস্থানের স্থিতিশীলতা সম্পর্কে আমাদের চিন্তাভাবনাকে নতুনভাবে সাজায়। অস্থিতিশীলতাকে প্রায়শই কেবল শক্তির ল্যান্ডস্কেপের একটি বৈশিষ্ট্য হিসেবে বিবেচনা করা হয় — উপত্যকাগুলো কত গভীর এবং তাদের মধ্যবর্তী বাধাগুলো কত উঁচু। নতুন বিশ্লেষণ ইঙ্গিত দেয় যে এই হিসাবে পরিবেশেরও স্থান প্রাপ্য, কারণ এটি নির্ধারণ করতে পারে ক্ষেত্রটি আদৌ ল্যান্ডস্কেপটি অন্বেষণ করতে সক্ষম কি না।
সম্প্রসারণ পরিস্থিতি বদলে দেয়
গবেষণাটি স্পষ্টভাবে মহাজাগতিক, যার অর্থ পটভূমি কোনো স্থির বাক্স নয় বরং একটি সম্প্রসারণশীল মহাবিশ্ব। লেখকরা একটি সরলীকৃত মডেল ব্যবহার করে সেই পরিস্থিতিতে একটি ক্ষেত্রের শূন্যস্থান গন্তব্য কী নিয়ন্ত্রণ করে তা অনুসন্ধান করেছেন, সীমাবদ্ধ শাসনব্যবস্থায় আচরণ পরীক্ষা করে — যার মধ্যে একটি অ্যাডিয়াব্যাটিক সীমা রয়েছে যেখানে প্রাসঙ্গিক গতিবিদ্যা ক্ষেত্রের নিজস্ব সময়সীমার তুলনায় ধীরে পরিবর্তিত হয়।
এই সরলীকরণটি ইচ্ছাকৃত। একটি সম্প্রসারণশীল মহাবিশ্বে কোয়ান্টাম ক্ষেত্রের পূর্ণ বিশ্লেষণ অত্যন্ত জটিল, এবং সমস্যাটিকে সরল করে গবেষকরা কোন উপাদানগুলো ফলাফল নিয়ন্ত্রণ করে তা আলাদা করতে পারেন। এর বিনিময়ে ফলাফলগুলো বাস্তব মহাবিশ্বের কোনো নির্দিষ্ট ক্ষেত্রের জন্য সুনির্দিষ্ট পূর্বাভাসের বদলে প্রক্রিয়ার একটি দিশা হিসেবে কাজ করে।
ফলাফলটি কেন গুরুত্বপূর্ণ
যদি ডিকোহেরেন্স সত্যিই টানেলিংকে বাধা দিতে পারে, তবে এর প্রভাব ছড়িয়ে পড়ে। শূন্যস্থান নির্বাচন আর কেবল কোন সর্বনিম্ন বিন্দুটি সবচেয়ে গভীর তা দিয়ে নির্ধারিত হবে না। অভিন্ন শক্তি-ল্যান্ডস্কেপযুক্ত মহাবিশ্বের দুটি অঞ্চল তাদের ক্ষেত্রগুলো পরিবেশ থেকে কতটা শক্তভাবে ডিকোহের করেছে তার উপর নির্ভর করে ভিন্ন ভিন্ন শূন্যস্থানে শেষ হতে পারে।
এটি মহাবিশ্ব কীভাবে আমরা যে অবস্থা পর্যবেক্ষণ করি সেখানে থিতু হলো সেই মহাজাগতিকবিদ্যার বৃহত্তর কাহিনির জন্য, এবং একটি ক্ষেত্র তলদেশে বিশ্রাম নেওয়ার বদলে মিথ্যা শূন্যস্থানে বসে থাকার পরিস্থিতিগুলোকে আমরা কতটা গুরুত্বের সাথে নেব তার জন্য গুরুত্বপূর্ণ হতে পারে। এটি কোয়ান্টাম তত্ত্ব ও মহাজাগতিকবিদ্যার সীমানায় থাকা একটি প্রশ্নকেও তীক্ষ্ণ করে: একটি কোয়ান্টাম সিস্টেম কখন সম্ভাবনার সুপারপজিশনের মতো আচরণ করা বন্ধ করে একটি একক, স্থির অবস্থার মতো আচরণ শুরু করে?
গবেষণাটি সেই প্রশ্নের সমাধান করে না। কিন্তু এটি একটি সুনির্দিষ্ট প্রক্রিয়া উপস্থাপন করে — পরিবেশগত ডিকোহেরেন্স যা কোয়ান্টাম টানেলিংয়ের উপর ব্রেক হিসেবে কাজ করে — এবং একটি কাঠামো যেখানে পরিবেশ উপেক্ষা করার মতো উপদ্রব নয়, বরং একটি ক্ষেত্র কোন শূন্যস্থানকে ঘর বলে তা নির্ধারণে একটি নির্ণায়ক উপাদান।
এই নিবন্ধটি Phys.org-এর প্রতিবেদনের উপর ভিত্তি করে। মূল নিবন্ধটি পড়ুন।
Originally published on phys.org
