ম্যাগনেটার পর্যবেক্ষণ শূন্য স্থানে বহুদিনের কাঙ্ক্ষিত কোয়ান্টাম প্রভাবের ইঙ্গিত দিচ্ছে

একটি ম্যাগনেটার হয়তো দেখিয়ে দিয়েছে ফাঁকা স্থান কীভাবে আলো বদলায়

ব্রহ্মাণ্ডের সবচেয়ে চরম বস্তুগুলোর একটি নিয়ে গবেষণা করা জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা বলছেন, পদার্থবিদেরা দশকের পর দশক ধরে যে অদ্ভুত কোয়ান্টাম প্রভাবের খোঁজ করছেন, তার অবশেষে প্রমাণ পাওয়া যেতে পারে। ম্যাগনেটার 1E 1547.0–5408-এর পর্যবেক্ষণ ব্যবহার করে একটি আন্তর্জাতিক গবেষণা দল ভ্যাকুয়াম বাইরিফ্রিঞ্জেন্সের সঙ্গে সামঞ্জস্যপূর্ণ লক্ষণ পেয়েছে, অর্থাৎ এমন ধারণা যে অত্যন্ত শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্রের সংস্পর্শে এলে শূন্য স্থানও আলোর আচরণ বদলে দিতে পারে।

এই ফল গুরুত্বপূর্ণ, কারণ ভ্যাকুয়াম বাইরিফ্রিঞ্জেন্স কোয়ান্টাম মেকানিক্সের দীর্ঘদিনের একটি পূর্বাভাস। এটি প্রথম প্রস্তাব করা হয়েছিল ১৯৩০-এর দশকে, যখন পদার্থবিদেরা যুক্তি দেন যে ভ্যাকুয়াম আসলে একেবারে ফাঁকা নয়। বরং এতে স্বল্পস্থায়ী ভার্চুয়াল কণা থাকে, যা অস্তিত্বে আসে এবং মিলিয়ে যায়। স্বাভাবিক অবস্থায়, সেই কোয়ান্টাম কার্যকলাপ সরাসরি দেখা অসম্ভব। কিন্তু এমন একটি চৌম্বক ক্ষেত্রের উপস্থিতিতে, যা আলোর প্রসারণের ধরনকে বিকৃত করার জন্য যথেষ্ট শক্তিশালী, ভ্যাকুয়াম নিজেই প্রিজমের মতো আচরণ করতে পারে এবং পরিমাপযোগ্যভাবে আলোকে বদলাতে পারে।

উৎস উপকরণ অনুযায়ী, দলটি NASA-এর Imaging X-ray Polarimetry Explorer, বা IXPE, ব্যবহার করে ম্যাগনেটারটি পর্যবেক্ষণ করে। ম্যাগনেটার হলো নিউট্রন তারার একটি বিরল শ্রেণি এবং এগুলোকে ব্রহ্মাণ্ডের সবচেয়ে শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্রের অধিকারী হিসেবে জানা যায়। এসব ক্ষেত্র এতই তীব্র যে গবেষকেরা এগুলোকে পৃথিবীতে পুনর্নির্মাণ করা যায় না এমন ধারণা পরীক্ষার জন্য প্রাকৃতিক পরীক্ষাগার হিসেবে দেখেন।

ফলাফলে ম্যাগনেটার কেন কেন্দ্রীয়

ভ্যাকুয়াম বাইরিফ্রিঞ্জেন্স শনাক্ত করার মূল চ্যালেঞ্জ সবসময়ই প্রয়োজনীয় ক্ষেত্রের শক্তি। উৎস পাঠ্যে বলা হয়েছে, এই প্রভাবের জন্য পৃথিবীতে বিজ্ঞানীরা যা তৈরি করেছেন তার চেয়ে ১০ কোটিরও বেশি গুণ শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্র দরকার। ফলে পারমাণবিক পদার্থবিজ্ঞান ও কণাত্বরকের দশকের কাজের পরেও সাধারণ পরীক্ষাগারে এর সত্যতা নিশ্চিত করা অত্যন্ত কঠিন।

ম্যাগনেটার এই সমস্যার সমাধান দেয়, কারণ এগুলো মানব প্রকৌশলের সীমার অনেক বাইরে বিদ্যমান। একটি নক্ষত্র ভেঙে পড়ার পর যে বিশাল ভর অবশিষ্ট থাকে, তারা সেটিকে একটি ক্ষুদ্র অবশিষ্টাংশে সংকুচিত করে, এবং সেই প্রক্রিয়ায় এমন শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে যা পদার্থ, বিকিরণ এবং গবেষকদের ধারণা অনুযায়ী, কোয়ান্টাম ভ্যাকুয়ামকেও প্রভাবিত করতে পারে। এই ক্ষেত্রে, দলটি 1E 1547.0–5408-এর ওপর নজর দেয়, যা একটি পরিচিত ম্যাগনেটার এবং এমন পরীক্ষার জন্য যথাযথভাবে উপযুক্ত একটি লক্ষ্য।

এই পর্যবেক্ষণ অভিযানের নেতৃত্ব দেন জর্জ ওয়াশিংটন ইউনিভার্সিটির র‍্যাচেল ই. স্টুয়ার্টসহ গবেষকেরা, এবং উৎস পাঠ্য অনুযায়ী গবেষণাটি Nature-এ প্রকাশিত হয়। দলে NASA কেন্দ্র, South African Radio Astronomy Observatory, Los Alamos National Laboratory, Swinburne University of Technology এবং অন্যান্য প্রতিষ্ঠানের বিজ্ঞানীরাও ছিলেন।

এই ধরনের বিস্তৃত সহযোগিতা উল্লেখযোগ্য, কারণ যে সংকেত খোঁজা হচ্ছে তা অত্যন্ত চরম জ্যোতির্পদার্থবিদ্যাগত পরিবেশেও সূক্ষ্ম। গবেষকেরা সরাসরি ফাঁকা স্থান দেখছেন না। বরং তারা দেখছেন, আলো এমন একটি অঞ্চল অতিক্রম করার পর কেমন আচরণ করে, যেখানে তত্ত্ব অনুযায়ী ভ্যাকুয়ামকে আর অপটিক্যালভাবে নিরপেক্ষ থাকা উচিত নয়। যদি এক্স-রের মেরুকরণ বৈশিষ্ট্য সেই প্রত্যাশার সঙ্গে মিলে যায়, তবে তা হবে এই প্রমাণ যে ভ্যাকুয়াম কার্যত দ্বিবিভঙ্গী হয়ে গেছে।

ভ্যাকুয়াম বাইরিফ্রিঞ্জেন্স আসলে কী বোঝায়

বাইরিফ্রিঞ্জেন্স আলোকবিজ্ঞানের একটি পরিচিত ধারণা। কিছু উপাদানে, আলোর দিকনির্দেশের ওপর নির্ভর করে তা বিভক্ত বা পরিবর্তিত হয়, কারণ উপাদানটি আলোকতরঙ্গের বিভিন্ন অংশকে ভিন্নভাবে প্রভাবিত করে। কোয়ান্টাম সংস্করণ একই যুক্তি ফাঁকা স্থানেই প্রয়োগ করে। যথেষ্ট তীব্র চৌম্বক ক্ষেত্রে ভ্যাকুয়ামকে আর বৈশিষ্ট্যহীন পটভূমির মতো আচরণ না করে, অন্তত অতিক্রমকারী আলোর দৃষ্টিকোণ থেকে, গঠনযুক্ত এক মাধ্যমের মতো আচরণ করতে শুরু করার কথা।

যদি এটি নিশ্চিত হয়, তবে তা হবে একটি চমকপ্রদ প্রদর্শন যে কোয়ান্টাম প্রভাব কেবল অদ্ভুত পরীক্ষাগার যন্ত্র বা বিমূর্ত সমীকরণে সীমাবদ্ধ নয়। এর অর্থ হবে, আপাতদৃষ্টিতে ফাঁকা স্থানের কাঠামো চরম অবস্থায় পর্যবেক্ষণযোগ্য আলোকীয় বৈশিষ্ট্য ধারণ করতে পারে। এই কারণেই ফলটি জ্যোতির্বিজ্ঞানের বাইরেও গুরুত্ব বহন করে। এটি কোয়ান্টাম ইলেক্ট্রোডাইনামিক্সের ভিত্তি এবং ক্ষেত্র, কণা ও বিকিরণের সম্পর্ক সম্পর্কে পদার্থবিদেরা কীভাবে বোঝেন, সেখানেও স্পর্শ করে।

উৎস পাঠ্যটি শব্দচয়নে সতর্ক। এটি ফলটিকে ভ্যাকুয়াম বাইরিফ্রিঞ্জেন্সের প্রথম প্রমাণ হতে পারে বলে বর্ণনা করে, কিন্তু চূড়ান্ত সিদ্ধান্ত হিসেবে নয়। এই পার্থক্যটি গুরুত্বপূর্ণ। পদার্থবিজ্ঞানে অসাধারণ দাবি সাধারণত বারবার যাচাই, ক্রস-চেক এবং স্বাধীন বিশ্লেষণ দাবি করে, তার পরেই তা প্রতিষ্ঠিত হিসেবে ধরা হয়। তবু, শক্তিশালী সম্ভাব্য সংকেত হিসেবেও এই আবিষ্কার একটি বড় মাইলফলক হবে, কারণ প্রভাবটি প্রায় ৯০ বছর ধরে ধরাছোঁয়ার বাইরে ছিল।

এই ফল এক নক্ষত্রের বাইরেও কেন গুরুত্বপূর্ণ

এর প্রভাব দুই দিকে বিস্তৃত। একটি হলো জ্যোতির্পদার্থবিজ্ঞানে ব্যবহারিক দিক: ম্যাগনেটার ফ্রন্টিয়ার পদার্থবিজ্ঞানের পরীক্ষাস্থল হিসেবে আরও গুরুত্বপূর্ণ হয়ে উঠতে পারে। এগুলোকে শুধু নক্ষত্র বিবর্তনের অদ্ভুত অবশিষ্টাংশ হিসেবে না দেখে, বিজ্ঞানীরা সেগুলোকে এমন উপকরণ হিসেবে ব্যবহার করতে পারেন, যার মাধ্যমে বোঝা যায় প্রকৃতি এমন পরিস্থিতিতে কীভাবে আচরণ করে যা পৃথিবীতে পুনর্নির্মাণ করা যায় না।

দ্বিতীয়টি ধারণাগত। কোয়ান্টাম মেকানিক্স দীর্ঘদিন ধরেই ভ্যাকুয়ামকে শূন্যতা নয়, বরং একটি সক্রিয় মঞ্চ হিসেবে বর্ণনা করে আসছে, কিন্তু সেই ছবিতে সরাসরি পর্যবেক্ষণের জানালা খুবই বিরল। একটি ম্যাগনেটার থেকে পাওয়া প্রমাণ এই ধারণাকে শক্তিশালী করবে যে ব্রহ্মাণ্ডের সবচেয়ে সহিংস পরিবেশগুলো কোয়ান্টাম তত্ত্বে পূর্বানুমানিত গোপন কাঠামো প্রকাশ করতে পারে। সেই অর্থে, ফলটি শুধু একটি নিউট্রন তারার বিষয় নয়। এটি এই প্রশ্নেরও যে, মহাজাগতিক চরমতা কি প্রচলিত পরীক্ষায় অপ্রাপ্য ঘটনাগুলোর সত্যতা যাচাই করতে পারে।

উৎস পাঠ্যটি কোয়ান্টাম জগৎ অনুসন্ধানকারী বিজ্ঞানীদের জন্য ভবিষ্যৎ সম্ভাবনার কথাও ইঙ্গিত করেছে। এর মানে হতে পারে অন্যান্য ম্যাগনেটারের অনুরূপ পর্যবেক্ষণ, আরও ভালো X-ray মেরুকরণ পরিমাপ, এবং অতিশক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্রে বিকিরণ কীভাবে আচরণ করে তার আরও বিস্তারিত মডেল। একাধিক ব্যবস্থা যদি একই স্বাক্ষর দেখায়, ব্যাখ্যার ওপর আস্থা দ্রুত বাড়বে।

এখনকার জন্য, ফলটির তাৎপর্য তত্ত্ব, যন্ত্র এবং জ্যোতির্পদার্থবিজ্ঞানের সৌভাগ্যের মিলনস্থলে। বিংশ শতাব্দীর শুরুতে করা একটি ধারণা এতদিন টিকে ছিল যে আধুনিক একটি পর্যবেক্ষণাগার এবং একটি উপযুক্ত মহাজাগতিক লক্ষ্য তার মুখোমুখি হতে পারে। বিশ্লেষণ যদি টিকে যায়, এই প্রেক্ষাপটে শূন্য স্থানকে আর কেবল পদার্থের অনুপস্থিতি হিসেবে ধরা হবে না। এটি আলোর যাত্রায় এক সক্রিয় অংশগ্রহণকারী হয়ে ওঠে।

এটাই ফলটির গভীর আকর্ষণ। পদার্থবিদ্যা প্রায়ই অদৃশ্যকে পরিমাপযোগ্য করে এগোয়। এই ক্ষেত্রে, জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা ব্রহ্মাণ্ডের অন্যতম প্রবল চৌম্বক বস্তু ব্যবহার করে দেখিয়ে থাকতে পারেন যে ভ্যাকুয়াম নিজেই যতটা মনে হয়, তার চেয়ে কম ফাঁকা।

এই নিবন্ধটি Universe Today-এর প্রতিবেদনের ওপর ভিত্তি করে। মূল নিবন্ধটি পড়ুন.