Science School Academy

কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞান কী? সহজ কথায় বলতে গেলে, এটি পদার্থবিজ্ঞান যা সবকিছু কীভাবে কাজ করে তা ব্যাখ্যা করে: আমাদের মধ্যে যে উপাদানগুলি তৈরি হয় সেই উপাদানগুলি এবং যে বাহিনীগুলির সাথে তারা যোগাযোগ করে সেগুলির প্রকৃতি সম্পর্কে আমাদের কাছে সেরা বর্ণনা।

কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞান অন্তর্নিহিত করে যে কীভাবে পরমাণুগুলি কাজ করে এবং তাই কেন রসায়ন এবং জীববিজ্ঞান তাদের মতো কাজ করে। আপনি, আমি এবং গেটপোস্ট – কমপক্ষে কিছু স্তরে আমরা সবাই কোয়ান্টাম টিউনে নাচছি। যদি আপনি ব্যাখ্যা করতে চান যে কীভাবে ইলেক্ট্রনগুলি কম্পিউটার চিপের মধ্য দিয়ে যায়, কীভাবে সৌর প্যানেলে আলোকের ফোটনগুলি তড়িৎ প্রবাহে পরিণত হয় বা একটি লেজারে নিজেকে প্রশস্ত করে তোলে, বা ঠিক কীভাবে সূর্য জ্বলতে থাকে, আপনাকে কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞান ব্যবহার করতে হবে ।

পদার্থবিদদের জন্য মজা – এবং অসুবিধা এখানেই শুরু হয়। শুরুতে, কোনও একক কোয়ান্টাম তত্ত্ব নেই। কোয়ান্টাম মেকানিক্স রয়েছে, মৌলিক গাণিতিক কাঠামো যা এগুলির সবকিছুর উপর নির্ভর করে, যা 1920 সালে প্রথম নীল বোহর, ওয়ার্নার হাইসেনবার্গ, এরউইন শ্রাইডিনগার এবং অন্যান্যরা তৈরি করেছিলেন। এটি সাধারণ জিনিসের বৈশিষ্ট্যযুক্ত যেমন একটি একক কণার অবস্থান বা গতিবেগ কীভাবে সময়ের সাথে কয়েকটি কণার গোষ্ঠী পরিবর্তিত হয়।

কিন্তু বাস্তব জগতে জিনিসগুলি কীভাবে কাজ করে তা বোঝার জন্য কোয়ান্টাম মেকানিক্সকে অবশ্যই পদার্থবিদ্যার অন্যান্য উপাদানগুলির সাথে একত্রীকরণ করতে হবে – মূলত, আলবার্ট আইনস্টাইনের বিশেষ আপেক্ষিক তত্ত্ব, যা ব্যাখ্যা করে যে জিনিসগুলি যখন খুব দ্রুত গতিতে আসে তখন কী ঘটে – কোয়ান্টাম ফিল্ড তত্ত্ব হিসাবে পরিচিত পরিচিতি তৈরি করতে ।

তিনটি পৃথক কোয়ান্টাম ক্ষেত্র তত্ত্বগুলি চারটি মৌলিক শক্তির মধ্যে তিনটি নিয়ে পদার্থ নিয়ে কাজ করে যা দ্বারা পদার্থের মিথস্ক্রিয়া ঘটে: বৈদ্যুতিক চৌম্বকীয়তা, যা ব্যাখ্যা করে যে কীভাবে পরমাণুগুলি একসাথে ধরে থাকে; শক্তিশালী পারমাণবিক শক্তি, যা পরমাণুর কেন্দ্রস্থলে নিউক্লিয়াসের স্থায়িত্ব ব্যাখ্যা করে; এবং দুর্বল পারমাণবিক শক্তি, যা ব্যাখ্যা করে যে কেন কিছু পরমাণু তেজস্ক্রিয় ক্ষয় হয়।


বিগত পাঁচ দশক বা তারও বেশি সময় ধরে এই তিনটি তত্ত্বকে কণা পদার্থবিজ্ঞানের “স্ট্যান্ডার্ড মডেল” হিসাবে পরিচিত রমশাকল জোটে একত্রিত করা হয়েছে। এই ধারণাটি যে এই মডেলটি স্টিকি টেপের সাথে সামান্যভাবে একসাথে রাখা হয়েছে, এটি এখনও মেসেজের বেসিক ওয়ার্কিংয়ের সবচেয়ে সঠিক পরীক্ষা করা চিত্র যা নির্ধারিত হয়েছিল। এটির মুকুট গৌরবটি ২০১২ সালে হিগস বোসনের আবিষ্কারের সাথে আসে, এমন কণা যা অন্যান্য সমস্ত মৌলিক কণাকে তাদের ভর দেয়, যার অস্তিত্বের পূর্বাভাস কোয়ান্টাম ফিল্ড তত্ত্বগুলির ভিত্তিতে ১৯৬৪ সাল পর্যন্ত হয়েছিল।

এই অস্পষ্টতা দৃশ্যমান প্যারাডক্স যেমন শ্রডিনগার বিড়াল,যার মধ্যে একটি অনিশ্চিত কোয়ান্টাম প্রক্রিয়াটির জন্য ধন্যবাদ একই সময়ে একটি বিড়ালকে মৃত এবং জীবিত রাখা হয়। কিন্তু এখানেই শেষ নয়. কোয়ান্টাম কণা একে অপর থেকে দূরে থাকা সত্ত্বেও তাত্ক্ষণিকভাবে একে অপরকে প্রভাবিত করতে সক্ষম বলে মনে হয়। সত্যিই বাঁশঝাড়ের এই ঘটনাটি জড়িয়ে পড়া হিসাবে পরিচিত, বা আইনস্টাইনের (কোয়ান্টাম তত্ত্বের এক মহান সমালোচক) দ্বারা নির্মিত একটি বাক্যাংশে, “একটি দূরত্বে ভুতুড়ে কর্ম”। এ জাতীয় কোয়ান্টাম শক্তিগুলি আমাদের কাছে সম্পূর্ণ বিদেশী, তবুও উদীয়মান প্রযুক্তির যেমন আল্ট্রা-সুরক্ষিত কোয়ান্টাম ক্রিপ্টোগ্রাফি এবং অতি-শক্তিশালী কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ের ভিত্তি।


তবে এর অর্থ কী, কেউ জানে না। কিছু লোক মনে করে আমাদের অবশ্যই এটি গ্রহণ করতে হবে যে কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞান বস্তুগত বিশ্বে এমন পদক্ষেপ ব্যাখ্যা করে যা আমরা বৃহত্তর, “ধ্রুপদী” বিশ্বে আমাদের অভিজ্ঞতার সাথে বর্গ করা অসম্ভব বলে মনে করি। অন্যরা মনে করে সেখানে আরও কিছু ভাল, আরও স্বজ্ঞাত তত্ত্ব থাকতে হবে যা আমরা এখনও আবিষ্কার করতে পারি নি।


সব মিলিয়ে ঘরে বেশ কয়েকটি হাতি রয়েছে। শুরু করার জন্য, প্রকৃতির চতুর্থ মৌলিক শক্তি রয়েছে যা এখনও পর্যন্ত কোয়ান্টাম তত্ত্ব ব্যাখ্যা করতে অক্ষম হয়েছে। মহাকর্ষ আইনস্টাইনের আপেক্ষিকতার সাধারণ তত্ত্বের অঞ্চল হিসাবে রয়ে গেছে, একটি দৃly়ভাবে অ-কোয়ান্টাম তত্ত্ব যা কণাকেও জড়িত করে না। কোয়ান্টাম ছাতার অধীনে মাধ্যাকর্ষণ আনার জন্য কয়েক দশক ধরে নিবিড় প্রচেষ্টা এবং সুতরাং “সমস্ত কিছুর তত্ত্ব” এর মধ্যে সমস্ত মৌলিক পদার্থবিজ্ঞানের ব্যাখ্যা দেওয়া কিছুই যায় যায় নি।


ইতোমধ্যে মহাজাগতিক পরিমাপগুলি ইঙ্গিত দেয় যে মহাবিশ্বের 95% এরও বেশি অন্ধকার পদার্থ এবং গা dark় শক্তি নিয়ে গঠিত, স্টাফগুলির জন্য বর্তমানে আমাদের কাছে স্ট্যান্ডার্ড মডেলের কোনও ব্যাখ্যা নেই, এবং অগোছালো কাজের মধ্যে কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞানের ভূমিকা কতটা ততটাই জীবন অব্যক্ত থাকে। বিশ্বটি কিছু স্তরের কোয়ান্টামে রয়েছে – তবে কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞান বিশ্ব সম্পর্কে সর্বশেষ শব্দ কিনা তা একটি উন্মুক্ত প্রশ্ন থেকে যায়।