~ কলমে এলেবেলে দেবদীপ ঘোষাল ~
“লার্জ’ কারণ এর বিশালাকৃতির পরিধি যেটার পরিমাপ ২৭ কিলোমিটার
‘হ্যাড্রন’ কারণ এটা প্রোটন ও অন্যান্য আয়ন কণাদের অ্যাক্সিলারেট (তরান্বিত) করে
‘কোলাইডার’ কারণ আলোর প্রায় কাছাকাছি গতিবেগে ধাবমান কণাদের দুটো বিম-কে দুদিক থেকে এনে সংঘর্ষ করানো হয়
——————————————————————————————————————————–
কৃত্রিম যন্ত্র তথা মেশিন বরাবরই মানব সভ্যতার বিকাশের সঙ্গে ওতপ্রোতভাবে জড়িয়ে আছে। যন্ত্রের বিবর্তন সময়ের সঙ্গেই ক্রমশ সরল থেকে জটিল ও জটিলতর হয়েছে। এই অগ্রগতি শুধু যে আমাদের বিভিন্ন পার্থিব কাজগুলোর আউটসোর্স করে ভোগ্য পণ্য উৎপাদনে সাহায্য করেছে তা নয়, তার সঙ্গে মৌলিক গবেষণার বিষয়গুলোকেও বরাবরই এগিয়ে নিয়ে যেতে সহায়তা করেছে। এরকমই এক মেশিন হল পার্টিকেল অ্যাক্সিলারেটর যেটা আমাদের বিশ্ব-ব্রম্ভাণ্ডের উৎস ও সাব্যাটমিক গঠন সম্পর্কে বুঝতে অপরিহার্য। এরই সঙ্গে চিকিৎসা বিজ্ঞান, পরিবেশ বিজ্ঞান, শিল্প বিজ্ঞান, যোগাযোগ ব্যবস্থার মতো অন্য আরও পরিসরে খুবই উল্লেখযোগ্যভাবে পার্টিকেল অ্যাক্সিলারেটর-এর প্রভাব বর্তমান।
পার্টিকেল অ্যাক্সিলারেটর ক্ষুদ্রাতিক্ষুদ্র আধানযুক্ত কণাসমূহকে (charged particles যেমন— ইলেক্ট্রন, প্রোটন ইত্যাদি) এক ভালোভাবে সংজ্ঞায়িত রশ্মি/বিমের (beam) মধ্যে নিবিষ্ট রেখে খুব উচ্চ শক্তি আর গতিবেগে ত্বরান্বিত করে। এদের মূলত দুরকমের প্রকারভেদ করা যায়— রৈখিক (linear) ও বৃত্তাকার (circular) অ্যাক্সিলারেটর। এলএইচসি বা ‘লার্জ হ্যাড্রন কোলাইডার’ হল পৃথিবীর সর্ববৃহৎ ও সর্বোচ্চ শক্তি সম্পন্ন বৃত্তাকার অ্যাক্সিলারেটর, যেটা ফ্রান্স এবং সুইৎজারল্যান্ডের সীমানাতে জেনেভা শহরের অদূরে ‘সার্ন’ অর্থাৎ “”ইউরোপিয়ান কাউন্সিল ফর নিউক্লিয়ার রিসার্চ”” (ফরাসি ভাষায়: Conseil Européen our la Recherche Nucléaire)-এ অবস্থিত। ২০০৮ সালের ১০ই সেপ্টেম্বর এলএইচসি কাজ করা শুরু করে যে মাটির নিচের বৃত্তাকার সুড়ঙ্গের মধ্যে (পরিধি ২৭ কিমি), সেটা এর আগে নব্বইয়ের দশক থেকে “”এলইপি”” সিন্কোট্রন’ (Large Electron-Positron Collider Synchrotron) পরীক্ষার জন্য ব্যবহৃত হত।
মৌলিক পদার্থবিজ্ঞানের অন্যতম গুরুত্বপূর্ণ তত্ত্ব ‘স্ট্যান্ডার্ড মডেল’ খুবই সফল হলেও এর কিছু সীমাবদ্ধতা থেকে গেছে যেগুলোর অজানা উত্তর বিজ্ঞানীদের তাড়া করে বেড়াচ্ছে; আর সেখান থেকেই বিএসএম ফিজিক্স (Beyond Standard Model Physics)-এর ওপর গবেষণা বিগত কয়েক দশক ধরে জোরালো হচ্ছে। ‘এলএইচসি’ সহ পৃথিবীর আরও কিছু আধুনিক প্রজন্মের অ্যাক্সিলারেটর এই জায়গায় প্রবেশ করে অন্বেষণ করে চলেছে ‘ডার্ক ম্যাটার’, ‘নিউট্রিনো অসিলেশন’, অভিকর্ষ বলের স্ট্যান্ডার্ড মডেলে সংযুক্তির মতো আরও কিছু বিষয়ে।
যে কোনও পার্টিকেল অ্যাক্সিলারেটর ইলেকট্রিক ফিল্ড ব্যবহার করে পার্টিকেল বিমকে খুব উচ্চ শক্তি আর গতিবেগ প্রদান করে। এর সাথে থাকা ম্যাগনেটগুলো সেই উচ্চ গতি ও শক্তির বিমকে কেন্দ্রীভূত করে রাখে। কোনও পার্টিকেল বিম যত বেশি ক্ষমতা সম্পন্ন হবে, তাকে অ্যাক্সিলারেটরের ভেতরে বাঁকিয়ে কেন্দ্রীভূত করে রাখতে তত বেশি শক্তিশালী ম্যাগনেটিক ফিল্ড প্রয়োজন হয়। পার্টিকেল বিম যাওয়ার জন্য ভ্যাকুম বা শূন্যস্থান খুব জরুরি যাতে করে খেয়াল রাখা যায় যে, যাত্রাপথে তারা কোনও অবাঞ্ছিত ধুলো বা গ্যাস অণুদের সাথে সংঘর্ষে লিপ্ত না হয়। পার্টিকেল ডিটেক্টর হল এরকম যে কোনও পরীক্ষাতে অ্যাক্সিলারেটর-এর পরের এক অপরিহার্য অংশ, যারা দুটো পার্টিকেল বিমের সংঘর্ষ-স্থানের চারপাশে অবস্থিত থেকে কণা ও বিকিরণ সম্পর্কিত তথ্য সংগ্রহ করে। সার্নের এলএইচসি-তে এরকম চারটে প্রধান ডিটেক্টর (অ্যাটলাস, সিএমএস, অ্যালিস এবং এলএইচসি-বি) ওই বৃত্তাকার সুড়ঙ্গের চার জায়গায় থেকে কাজ করে চলেছে।
আমরা অনেকেই হয়ত ভাবতে পারি, যে একটা বিস্তৃত সবুজ খেত থেকে বিশ্বের বৃহত্তম কণা— পদার্থবিজ্ঞানের পরীক্ষাগারে রূপান্তরকরণের জন্য কোনও এক কল্পনায় চেপে পড়া প্রয়োজন, হয়ত সেই ভাবনা খুব একটা অযৌক্তিকও নয়। এরকম অনেক কাল্পনিক ঘটনাই হয়ত আজকের সার্ন তৈরির গল্প বুননের নেপথ্যে কাজ করেছে। গত কয়েক দশকের ঘটনাবহুল স্মৃতি রোমন্থন করতে গেলে সেটা শুধু আমাদের একটা বিশালাকার মেশিন তথা পরীক্ষাগারের কথা বলেনা, সঙ্গে পদার্থবিজ্ঞানী ও ইঞ্জিনিয়ারদের সামাল দেওয়া অনেক চ্যালেঞ্জ-এর কথাও আমাদের শোনায়।
বিজ্ঞানীরা এলএইচসির কথা অনেক আগেই আশির দশকে ভেবেছিলেন, যখন এমনকি এর পূর্বসূরি ‘এলইপি’ (Large Electron–Positron Collider)-ও কাজ শুরু করেনি! ১৯৯৪-র ডিসেম্বর মাসে শেষমেশ সার্ন কাউন্সিল এলএইচসি বানানোর প্রস্তাবকে সিলমোহর দেয় এবং এর ঠিক ১০ মাসের মাথায় পরের অক্টোবরে এলএইচসির প্রযুক্তিগত নকশা-রিপোর্ট প্রকাশিত হয়।
কিন্তু তখনও বিজ্ঞানীদের প্রধান চ্যালেঞ্জটা ছিল ইঞ্জিনিয়ারদের বোঝানো যে এরকম একটা দানবিক প্রায় অসম্ভব পরীক্ষার যন্ত্র বানানো বাস্তবসম্মত। পাওয়া তথ্য অনুযায়ী নব্বইয়ের দশকের গোড়াতে বিজ্ঞানীরা ও সার্নের উপদেষ্টা কমিটি মিলে বিখ্যাত ফরাসি পরিবহন উৎপাদন সংস্থা অ্যালস্টম-এর শরণাপন্ন হন বিশালাকার ম্যাগনেটগুলো বানানোর বরাত দিতে। দুর্ভাগ্যবশতঃ অ্যালস্টম সেই সময়ে প্রজেক্টটাকে একদমই বাস্তবসম্মত নয় বলে গ্রহণ করেনি। কিন্তু আরও বিশ্লেষণ, প্ল্যান ও গবেষণার ফলস্বরূপ সেই দশকেরই শেষ অর্ধে এলস্টমকে সন্তুষ্ট করে সেই ম্যাগনেট বানানোর প্রায় অসাধ্য কাজে লাগাতে বিজ্ঞানীরা সমর্থ হন।
তৎকালীন কিছু ‘সদস্য রাষ্ট্র’— জাপান, ইউরোপের কিছু দেশ ও আমেরিকা যুক্তরাষ্ট্র ছাড়াও ভারতের মতন কিছু ‘সহযোগী সদস্য’ ও ‘অ-সদস্য’ রাষ্ট্রের অবদান তথা সহযোগিতায় ১৯৯৬ ও ১৯৯৮ সালের মধ্যে নির্মাণকাজে উল্লেখযোগ্য অগ্রগতি হয়, ডিটেক্টর চারটেও পরীক্ষার জন্য চূড়ান্ত করে নেওয়া হয়।
এলএইচসি-তে মোট সাতটি ডিটেক্টর পরীক্ষা চালানোর জন্য ইনস্টল করা আছে— অ্যাটলাস, সিএমএস, অ্যালিস, এলএইচসি-বি, এলএইচসি-এফ, টটেম এবং মো-ই-ড্যাল, যারা অ্যাক্সিলারেটরে সংঘর্ষের ফলে সৃষ্ট অসংখ্য কণা ডিটেক্ট করে চলেছে পরবর্তী বিশ্লেষণের (analysis-work) জন্য।
এলএইচসির রোমহর্ষক কিছু তথ্যাদি :
এলএইচসির একেবারে মাঝখানটা হল পৃথিবীর বৃহত্তম রেফ্রিজারেটর। ১.৯ কেলভিন (মাইনাস ২৭১.৩ ডিগ্রী সেলসিয়াস!) তাপমাত্রার ক্রায়োজেনিকের সুবাদে (তরল হিলিয়াম-এর সঙ্গে যুক্ত) এলএইচসি তার ভেতরে গুরুত্বপূর্ণ সুপারকন্ডাক্টিং কুন্ডলীগুলোকে নিরাপদে ধরে রাখে। আমাদের মাথার চুলের ১০ ভাগের মাত্র এক ভাগ পুরু এই কুন্ডলীগুলোর সংখ্যাটা এতটাই যে, এদের দৈর্ঘ্যের মোট দূরত্ব দিয়ে পৃথিবী আর সূর্য্যের মধ্যে পাঁচবার যাতায়াত করার পরেও কিছুটা বাকি থেকে যাবে!
অ্যাক্সিলারেটরের ভেতরে উচ্চ ক্ষমতাসম্পন্ন দুটো পার্টিকেল বিমকে দুটো আলাদা বিম পাইপে রেখে দুদিক থেকে একে অপরের অভিমুখে আলোর গতিবেগের কাছাকাছি গতিতে সংঘর্ষ করানো হয়, যে পাইপগুলোকে অতি উচ্চ শূন্যতা (UHV)-এতে রাখা হয় (10-6 বা ১০-৬ মিলিবার, যেখানে আমাদের সাধারণ বায়ুচাপ ১০১৩.২৫ মিলিবার)।
প্রত্যেকটা বিমের মধ্যেকার কণাগুলো এতটাই ক্ষুদ্র যে তাদের সংঘর্ষ করানোর কঠিন কাজটার উপমা হিসেবে বলা যায়— এমন সূক্ষ্মতার সাথে ১০ কিলোমিটার দূর থেকে দুটি সূঁচ নিক্ষেপ করা হচ্ছে যেন তারা ঠিক অর্ধেক পথ গিয়ে একে অপরের সাথে মিলিত হয়।
সিএমএস ডিটেক্টরের জন্য যখন মাটির নিচে খননকার্য চলছিল, ইঞ্জিনিয়াররা মাঝপথে প্রায় ৭০ ফুট গভীরে হঠাৎ আস্ত একটা অজানা জলপ্রবাহের সন্ধান পান। বাকি ডিটেক্টরগুলোর স্থান ততক্ষণে চুড়ান্ত হয়ে যাওয়ার কারণে নকশা অনুযায়ী সিএমএস-এর স্থান পরিবর্তন অসম্ভব হয়ে দেখা দেয়। শেষে একরকম বাধ্য হয়েই মাটির ওই গভীরেই তরল নাইট্রোজেন ব্যবহার করার ঝুঁকিটা তাঁরা নিয়ে ফেলেন এবং ওই প্রবাহকে জমিয়ে পুনরায় আরও গভীর পর্যন্ত খননকার্য চালিয়ে যাওয়া হয়। তাই সত্যিই যেন কথাটা সঠিক যে, বৃহৎ পরীক্ষাগারগুলো মানেই সবকিছু বিজ্ঞানের ব্যাপারে নয়, অনেক সময়ই এরকম অজানা ইঞ্জিনিয়ারিং চ্যালেঞ্জ এর পেছনে লুকিয়ে থাকে।
সার্নের ডেটা সেন্টার এলএইচসির বিভিন্ন পরীক্ষাগুলো থেকে প্রতি বছর প্রায় ৩০ পেটাবাইট তথ্য সংগ্রহ করে; এর পরিমাপ হিসেবে খুব সহজে বলতে গেলে বলা যায়— এই পরিমান ডেটা দিয়ে ১.২ বিলিয়ন সংখ্যক ব্লু-রে ডিস্ক ভরে ফেলা যাবে যা মোটামুটি ২৫০ বছরের অনবরত রেকর্ড করা এইচডি (HD) ভিডিওর সমান হবে। চারটে প্রধান পরীক্ষার ডিটেক্টরগুলোর এক-একটার বছর প্রতি সংগ্রহ করা ডেটা দিয়ে ১ লক্ষ ডিভিডি অনায়াসেই ভরে ফেলা যায়।
শক্তি খরচের যদি হিসেবে করা হয় তাহলে এলএইচসি চালাতে এক বছরে অস্বাভাবিক বিপুল পরিমান শক্তি ব্যয় হয়— মোটামুটি ১.৩ ট্রিলিয়ন ওয়াট আওয়ার (TWh), যেখানে গোটা পৃথিবীর ইলেকট্রিক্যাল শক্তি উৎপাদন ২০,০০০ ট্রিলিয়ন ওয়াট আওয়ার প্রতি বছর, আর গোটা ইউরোপিয়ান উনিয়নের ৩৪০০ ট্রিলিয়ন ওয়াট আওয়ার।
এলএইচসি-কে আরও বছর পনেরো ধরে চালানোর পরিকল্পনা রাখা হয়েছে। এর মাঝে অবশ্যই একাধিক বার বন্ধ (shutdown) রেখে আপগ্রেড করানো হচ্ছে বা আগামীদিনেও হবে, যাতে তার কর্মক্ষমতা বাড়ানো যায়। নিচের প্ল্যান থেকে এ ব্যাপারে কিছুটা ধারণা করা যেতে পারে। দ্বিতীয়বার বন্ধ ও রক্ষণাবেক্ষণের পর বর্তমানে এলএইচসি তৃতীয় দফায় (Run-3) কর্মরত।
তবে এখানেই শেষ নয়। মানুষের অজানাকে জানার, অচেনাকে চেনার ইচ্ছে যে কখনোই থেমে থাকেনা। আর তা সার্নের ক্ষেত্রেও তো ব্যতিক্রম নয়। সার্ন আরও সাহসী হয়ে ইতিমধ্যেই স্বপ্ন দেখেছে আগামীদিনে এলএইচসির থেকেও প্রায় ৪ গুণ আকারে বড় এবং ৬ গুণ বেশি শক্তিশালী অ্যাক্সিলারেটর বানানোর। “”ফিউচার সার্কুলার কোলাইডার”” (FCC) নামক এই ভবিষ্যতের অ্যাক্সিলারেটরের নকশা ও পড়াশোনা নিয়ে অনেকটাই অগ্রগতি হয়েছে; এলএইচসি তার কর্মক্ষমতা দিয়ে বিজ্ঞানের পরিধিতে যতদূর অবধি গবেষণায় সাহায্য করতে পারবে, এই ‘এফসিসি’ এর যাত্রা শুরু হবে ঠিক তার পর থেকেই, আরও একেবার নতুন নতুন কণা ও বিএসএম-ফিজিক্স-এর খোঁজে। ২০৪০ সালের মধ্যে অনেক বাধা আর নতুন চ্যালেঞ্জ সামলে একে শুরু করা যায় কিনা এখন তারই গবেষণা চলছে।
বিজ্ঞান ভিত্তিক গবেষণার পাশাপাশি সার্নে কিছু অন্যরকম উৎসাহী গবেষকদের ভিড়ও আছে। এরকমই এক দল গবেষকদের সুবাদে আমরা শুনতে পেয়েছি যে কর্মরত সুপারকন্ডাক্টিং ম্যাগনেটগুলো থেকে সুরও বেরতে পারে। সুপারকন্ডাক্টিং মাগনেটগুলোর জ্যামিতি, আকার, উপাদান ও অন্তর্বর্তী ছিদ্রসমূহকে ব্যবহার করে তাদের কম্পনের সাহায্যে অডিবল ফ্রিকোয়েন্সি তৈরি করা হয়েছিল। সার্নের এক কনফারেন্সের শেষে চেলো, বাঁশি ও কী-বোর্ডের সাথে সেই সুমধুর সুরেলা স্বরলিপি প্রদর্শনও করা হয়।
তথ্যসূত্র :
https://home.cern/science/accelerators/large-hadron-collider
https://public-archive.web.cern.ch/public-archive/en/About/History-en.html
https://www.lhc-closer.es/taking_a_closer_look_at_lhc/0.fascinating_facts
https://home.cern/news/series/superconductors/melody-magnets
চিত্রসূত্র :
ছবিগুলি লেখকের নিজের তোলা (https://www.facebook.com/debdeep.ghosal/media_set?set=a.993996090630172&type=3) ; শুধু একটি ছবি https://home.cern/ থেকে নেওয়া।
——
দেবদীপ বর্তমানে সুইজারল্যান্ডের বাসেল বিশ্ববিদ্যালয় থেকে পদার্থবিজ্ঞানে পিএইচডি করছেন এবং সাথে বিশ্ববিদ্যালয়ে সায়েন্টিফিক এমপ্লয়ি হিসাবেও কাজ করছেন।
► লেখা ভাল লাগলে অবশ্যই লাইক করুন, কমেন্ট করুন, আর সকলের সাথে শেয়ার করে সকলকে পড়ার সুযোগ করে দিন।
► এলেবেলেকে ফলো করুন।
“
