উচ্চ-লুমিনোসিটি কার্যক্রমের জন্য চার বছরের আপগ্রেডে CERN LHC বন্ধ করছে

বিশ্বের সবচেয়ে পরিচিত কণা সংঘর্ষকারী যন্ত্র তার পরবর্তী পর্যায়ে প্রবেশ করছে

CERN প্রায় ১৮ বছরের কার্যক্রমের পর Large Hadron Collider বন্ধ করেছে, আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের একটি অধ্যায় বন্ধ করে একটি বড় পুনর্নির্মাণ শুরু করছে, যার লক্ষ্য যন্ত্রটির বৈজ্ঞানিক জীবনকে আগামী দশক পর্যন্ত বাড়ানো। এই collider-কে সাধারণ অর্থে অবসর দেওয়া হচ্ছে না। বরং এটিকে High-Luminosity LHC-তে রূপান্তর করা হচ্ছে, একটি উন্নত সংস্করণ যা বর্তমান যন্ত্রের তুলনায় ১০ গুণ পর্যন্ত luminosity নিয়ে ২০৩০ সালে চালু হওয়ার কথা।

সুতরাং এই বন্ধ হওয়া একটি সমাপ্তির চেয়ে কৌশলগত বিরতি। CERN কর্মকর্তারা এই মুহূর্তটিকে ২০০৮ সাল থেকে গবেষকেরা যে LHC-কে চিনতেন, সেখান থেকে আরও অনেক বেশি উন্নত এমন এক যন্ত্রে রূপান্তর হিসেবে দেখছেন, যা অনেক বেশি কণা সংঘর্ষ তৈরি করতে পারবে এবং সেখান থেকে আরও অনেক তথ্য সংগ্রহ করতে পারবে। এমন একটি যন্ত্রের জন্য, যা ইতিমধ্যেই শতাব্দীর অন্যতম বড় বৈজ্ঞানিক আবিষ্কারে কেন্দ্রীয় ভূমিকা রেখেছে, এটি একটি গুরুত্বপূর্ণ হাতবদল।

CERN এখন কেন থামছে

মূল লেখায় এই পদক্ষেপকে চার বছরের একটি আপগ্রেড সময়কাল হিসেবে বর্ণনা করা হয়েছে, যার কেন্দ্রবিন্দু হল ফ্রান্স-সুইজারল্যান্ড সীমান্ত বরাবর collider-এর বিদ্যমান ১৭ মাইল, বা ২৭ কিলোমিটার, বৃত্তাকার পথে বিস্তৃত হার্ডওয়্যার পুনর্গঠন। কর্মীরা প্রোটন বিমের ফোকাস আরও সূক্ষ্ম করতে তৈরি পরবর্তী প্রজন্মের চুম্বক স্থাপন করবেন। এই পরিবর্তনের উদ্দেশ্য হল সংঘর্ষের হার, অর্থাৎ luminosity, নাটকীয়ভাবে বাড়ানো; collider physics-এ এটি নির্ধারণ করে যে সময়ের সঙ্গে পরীক্ষাগুলি কতগুলি পারস্পরিক ক্রিয়া পর্যবেক্ষণ করতে পারবে।

উচ্চ luminosity-এর মানে LHC-কে সম্পূর্ণ ভিন্ন কোনো সুড়ঙ্গ বা নতুন সাইট দিয়ে বদলে ফেলা নয়। রিংটি একই থাকবে। যা বদলাবে তা হল এর ভেতরের ব্যবস্থার জটিলতা এবং detector অবকাঠামো, যাকে অনেক বেশি ঘন ঘটনা-প্রবাহ সামলাতে হবে। CERN কর্মকর্তারা কার্যত যন্ত্রটির কর্মক্ষমতার সীমা পুনর্নির্মাণ করছেন, একইসঙ্গে সেই বিস্তৃত স্থাপত্য ধরে রাখছেন যা মূল collider-কে সম্ভব করেছিল।

এই আপগ্রেড LHC-এর প্রধান detector-গুলিতেও বিস্তৃত হবে। মূল লেখার মতে, ATLAS এবং CMS detector-গুলিকে পুনর্নির্মাণ করা হবে যাতে তারা প্রতি সেকেন্ডে ৫ বিলিয়নেরও বেশি পারস্পরিক ক্রিয়া পর্যবেক্ষণ করতে পারে এবং সবচেয়ে আকর্ষণীয় সংঘর্ষগুলোকে গভীর বিশ্লেষণের জন্য বেছে নিতে পারে। এই ধাপটি অপরিহার্য, কারণ আরও সংঘর্ষ তখনই বৈজ্ঞানিকভাবে কার্যকর হয়ে ওঠে যখন যন্ত্রগুলো উৎপন্ন তথ্যের স্রোত দ্রুত এবং নির্ভরযোগ্যভাবে বাছাই করতে পারে।

মূল LHC-এর উত্তরাধিকার

LHC ইতিমধ্যে যা অর্জন করেছে, তার কারণে এটি বন্ধ করার সিদ্ধান্তের প্রতীকী গুরুত্ব অস্বাভাবিকভাবে বেশি। ২০০৮ সালে প্রথম চালু হওয়ার পর থেকে, এই collider যুগের অন্যতম সংজ্ঞায়িত বৈজ্ঞানিক যন্ত্র হয়ে উঠেছে। এটি পদার্থবিজ্ঞানীদের চরম পরিস্থিতি এবং অভূতপূর্ব শক্তিতে পদার্থ অন্বেষণের একটি উপায় দিয়েছে, যা উপ-পরমাণু কণার আচরণ এবং প্রারম্ভিক মহাবিশ্বের দিকে নতুন জানালা খুলে দিয়েছে।

এর সবচেয়ে বিখ্যাত সাফল্য আসে ২০১২ সালে, যখন বিজ্ঞানীরা Higgs boson-এর প্রমাণ উপস্থাপন করেন। Higgs বহুদিন ধরে তাত্ত্বিকভাবে পূর্বাভাসিত ছিল, কিন্তু এটি শনাক্ত করতে LHC যে শক্তি ও নির্ভুলতা দিতে পেরেছিল, তা প্রয়োজন হয়েছিল। এই আবিষ্কার Standard Model of particle physics যে শেষ মৌলিক কণাটির পূর্বাভাস দিয়েছিল, সেটি পূরণ করে এবং Higgs field-এর সঙ্গে যুক্ত প্রক্রিয়ার মাধ্যমে কণার ভর নির্ধারণের বিষয়টি নিশ্চিত করতে সাহায্য করে।

এই সাফল্য LHC-কে শুধু একটি উচ্চপ্রোফাইল গবেষণা যন্ত্রের চেয়ে বেশি কিছুতে পরিণত করেছে। এটি এমন এক প্রতীকে পরিণত হয়েছে, যা দেখায় সরকার ও প্রতিষ্ঠানগুলো যখন কয়েক দশক ধরে একটি উচ্চাকাঙ্ক্ষী প্রকল্পকে সমর্থন করে, তখন বৃহৎ পরিসরের আন্তর্জাতিক বিজ্ঞান কী অর্জন করতে পারে। মূল লেখায় আরও বলা হয়েছে, collider-টি quark-gluon plasma-সহ নানা ঘটনা অনুসন্ধানে ব্যবহৃত হয়েছে, যা Big Bang-এর ঠিক পরের পরিস্থিতির মতো বলে ধারণা করা হয়, এবং মহাবিশ্বে matter ও antimatter-এর ভারসাম্যহীনতা নিয়েও কাজ করেছে।

এই অর্জনগুলোই ব্যাখ্যা করে কেন CERN-এর ঘোষণায় আনুষ্ঠানিকতার সুর রয়েছে। CERN-এর accelerators and technology পরিচালক Oliver Bruning বলেছেন, LHC প্রত্যাশাকে ছাড়িয়ে গেছে এবং প্রায় দুই দশক ধরে মহাবিশ্ব সম্পর্কে ধারণা বদলে দিয়েছে। বার্তাটি অতীতমুখী এবং ভবিষ্যতমুখী দুটোই: বিদ্যমান যন্ত্রটি তার প্রতিশ্রুতি পূরণ করেছে, এবং আপগ্রেডটির উদ্দেশ্য সেই বৈজ্ঞানিক অভিযান শেষ করা নয়, বরং তা বিস্তৃত করা।

উচ্চ luminosity কী উন্মোচন করবে

High-Luminosity LHC-এর মূল প্রতিশ্রুতি কোনো একক নিশ্চিত আবিষ্কার নয়, বরং অনেক সমৃদ্ধ একটি পরীক্ষামূলক পরিবেশ। বেশি সংঘর্ষ মানে বিরল প্রক্রিয়া পর্যবেক্ষণের বেশি সুযোগ, এবং পরিচিত ঘটনাগুলোকে আরও নিখুঁতভাবে মাপার সুযোগ। বাস্তবে, এটি পদার্থবিজ্ঞানীদের Higgs boson নিয়ে তাদের গবেষণা আরও গভীর করতে দেবে, যা Standard Model কোথায় সফল হয় এবং কোথায় তা অপ্রতুল তা পরীক্ষা করার অন্যতম গুরুত্বপূর্ণ প্রবেশপথ হিসেবে রয়ে গেছে।

মূল লেখায় বলা হয়েছে, বিজ্ঞানীরা আশা করছেন আপগ্রেড করা collider তাদের Higgs কীভাবে কাজ করে সে বিষয়ে বোঝাপড়ায় উল্লেখযোগ্য সংযোজন করবে। সেটাই নিজেই গুরুত্বপূর্ণ হবে। Higgs boson ইতিমধ্যেই আবিষ্কৃত হলেও, এর বৈশিষ্ট্যগুলো বিস্তারিতভাবে বোঝা এখনো চলমান একটি প্রকল্প, এবং সেই বিস্তারিতগুলো গুরুত্বপূর্ণ, কারণ তাত্ত্বিক প্রত্যাশা থেকে বিচ্যুতি নতুন পদার্থবিজ্ঞানের ইঙ্গিত দিতে পারে।

গবেষকেরা আরও আশা করছেন High-Luminosity LHC Standard Model-এর বাইরের প্রমাণ উন্মোচনে সহায়তা করবে। মূল লেখায় বিশেষভাবে supersymmetry এবং অদ্ভুত dark matter কণার সম্ভাবনার কথা বলা হয়েছে। এগুলো particle physicists-এর দীর্ঘমেয়াদি লক্ষ্য, কারণ Standard Model-এর ভবিষ্যদ্বাণীমূলক ক্ষমতা থাকলেও এটি সব বড় প্রশ্নের উত্তর দেয় না। উদাহরণস্বরূপ, এটি dark matter-কে পুরোপুরি ব্যাখ্যা করে না, এবং মহাবিশ্বের বেশ কিছু গভীর কাঠামোগত বৈশিষ্ট্যের চূড়ান্ত ব্যাখ্যাও দেয় না।

বেশি luminosity অত্যন্ত বিরল ঘটনা ধরার সম্ভাবনা বাড়ায়, যা এই অমীমাংসিত সমস্যাগুলোকে আলোকিত করতে পারে। এটি বিপুল পরিমাণ বড় ডেটাসেট তৈরি করে সূক্ষ্ম প্রভাবগুলোকে পরিসংখ্যানগতভাবে পরীক্ষা করাও সহজ করে। সেই অর্থে, আপগ্রেডটি একটি বাজি যে আগামী অগ্রগতি এখনই সম্পূর্ণ ভিন্ন collider তৈরি করে নয়, বরং বর্তমানটিকে আরও বেশি শক্তিশালী ও আরও দূরে ঠেলে দিয়ে আসতে পারে।

দীর্ঘ বিরতি, দীর্ঘ দিগন্ত

চার বছরের shutdown উল্লেখযোগ্য, এবং ২০৩০ লক্ষ্যটি দেখায় যে বড়-বিজ্ঞানের অবকাঠামো কত ধীরে চলে। কিন্তু এই ধরনের জটিল যন্ত্রের জন্য সেই সময়সীমা স্বাভাবিক। চুম্বক, detector, beam system, এবং বিশ্লেষণ পাইপলাইন সবকিছুই অসাধারণ নির্ভুলতায় পুনর্নকশা ও স্থাপন করতে হয়। ফলে shutdown সময়টাই পরীক্ষাটির বৈজ্ঞানিক পথচলার অংশ হয়ে যায়, কেবল রানের মধ্যবর্তী সময় নয়।

CERN-এর চ্যালেঞ্জ হল এমন এক সময়ে জনসমর্থন ও রাজনৈতিক সমর্থন ধরে রাখা, যখন বিশ্বের সবচেয়ে বিখ্যাত collider নতুন collision data তৈরি করছে না। প্রতিষ্ঠানটির জবাব হল এই বিরতিকে একই রিংয়ে আরও সক্ষম উত্তরসূরির প্রস্তুতি হিসেবে তুলে ধরা। তাই High-Luminosity LHC-কে প্রায় নতুন যন্ত্র হিসেবে উপস্থাপন করা হচ্ছে, যদিও এটি সরাসরি পুরোনোটিরই সম্প্রসারণ।

এই framing গ্রহণযোগ্য, কারণ বৈজ্ঞানিক লাফটি তাৎপর্যপূর্ণ বলে মনে হয়। মূল যন্ত্রের তুলনায় ১০ গুণ পর্যন্ত luminosity নিয়ে চলা collider কোনো সামান্য refresh নয়। এটি ইতিমধ্যেই ঐতিহাসিক এক যন্ত্রকে মৌলিক পদার্থবিজ্ঞানের আরও ধারালো, আরও উৎপাদনশীল অনুসন্ধানে রূপান্তর করার ইচ্ছাকৃত প্রচেষ্টা।

এরপর কী

মূল Large Hadron Collider Higgs boson নিশ্চিত করতে সাহায্য করেছে এবং বাস্তবতার উপ-পরমাণু কাঠামো পরীক্ষা করার মানবজাতির ক্ষমতা প্রসারিত করেছে। পরবর্তী সংস্করণটি আরও এগিয়ে যাওয়ার জন্য তৈরি করা হচ্ছে: আরও বেশি সংঘর্ষ ধরতে, আরও নিখুঁতভাবে মাপতে, এবং এমন ঘটনাগুলো প্রকাশ করতে যা বর্তমান যন্ত্র পরিষ্কারভাবে সমাধান করতে পারেনি। এটি পুরোপুরি নতুন কণা আবিষ্কার করুক বা তত্ত্বগুলোকে আরও কঠোরভাবে সীমাবদ্ধ করুক, আপগ্রেড করা collider ২০৩০-এর দশকে particle physics-কে আকার দেবে।

এখন CERN-এর বার্তা সরল। ২০০৮ থেকে যে LHC-কে বৈজ্ঞানিক বিশ্ব চিনত, তা শেষ। তার জায়গায়, প্রকৌশলী ও পদার্থবিজ্ঞানীরা একই রিং থেকে আরও অনেক কিছু বের করে আনার জন্য একটি high-luminosity উত্তরসূরি প্রস্তুত করছেন। মূল যন্ত্রের উত্তরাধিকার যদি হয় আবিষ্কার, তবে পরেরটির মিশন হবে গভীরতা।

এই নিবন্ধটি Universe Today-এর প্রতিবেদনের ভিত্তিতে লেখা। মূল নিবন্ধটি পড়ুন.