অ্যান্টিম্যাটার: কণার যমজ প্রতিকণার যত রহস্য!

বৈজ্ঞানিক কল্পকাহিনিগুলোতে প্রতিকণা বা অ্যান্টিম্যাটারের বিভিন্ন ব্যবহার দেখা যায়। অ্যান্টিম্যাটারকে যদি কোনো পদার্থের সংস্পর্শে আনা হয়, তবে সঙ্গে সঙ্গেই তা পরস্পরকে ধ্বংস করে বিকিরণে পরিণত হয়। একটু ভেবে দেখুন, কী ভয়ংকর কথা! আমরা আমাদের চারপাশে যা দেখি, তার সবকিছুই পদার্থ দিয়ে তৈরি। এমনকি আমরা নিজেরাও যে এই পদার্থ দিয়েই তৈরি! ফলে প্রতিকণা স্পর্শ করার চিন্তাও করা যাবে না। এসব কথা শুনতে অবাক লাগলেও, প্রতিকণা এখন আর বিজ্ঞান কল্পকাহিনিতে সীমাবদ্ধ নেই।

প্রতিকণার বিষয়ে প্রথম ধারণা দিয়েছিলেন জার্মান বংশোদ্ভূত ব্রিটিশ পদার্থবিদ আর্থার শুস্টার। তিনি প্রতিকণা-পরমাণুর ধারণা বর্ণনা করে ১৮৯৮ সালে নেচার সাময়িকীতে দুটি চিঠি লেখেন। তবে তাঁর ধারণাটি শুধু অনুকল্প আকারেই দীর্ঘদিন পড়ে ছিল। এর তিন দশক পর, বিজ্ঞানী পল ডিরাক তাঁর একটি গবেষণাপত্রে প্রতিকণার আধুনিক তত্ত্ব ব্যাখ্যা করেন। ডিরাক মূলত ইলেকট্রনের আচরণ ব্যাখ্যার জন্য একটি কার্যকর সমীকরণ তৈরি করতে চেয়েছিলেন।

সে সময় ইলেকট্রনের মতো কোয়ান্টাম কণিকাদের আচরণ ব্যাখ্যা করার জন্য শ্রোডিঙ্গারের সেই বিখ্যাত তরঙ্গ সমীকরণের সাহায্য নেওয়া হতো। কিন্তু ডিরাক লক্ষ করলেন, শ্রোডিঙ্গারের সমীকরণের সাহায্যে কম গতিতে চলমান ইলেকট্রনের আচরণ ব্যাখ্যা করা সম্ভব হলেও, উচ্চ গতিতে চলমান কণার আচরণ ব্যাখ্যা করা যায় না। উচ্চ গতির ইলেকট্রনের আচরণ ব্যাখ্যা করার জন্য শ্রোডিঙ্গারের সমীকরণের সঙ্গে আপেক্ষিক তত্ত্বকে যুক্ত করা দরকার।

আপেক্ষিক তত্ত্বের ভিত্তিতে শ্রোডিঙ্গারের সমীকরণ গঠন করতে গিয়ে তাকে স্কিনর নামের উচ্চতর গণিতের সহায়তা নিতে হয়েছিল। অবশেষে ১৯২৮ সালে তিনি আইনস্টাইনের বিশেষ আপেক্ষিক তত্ত্ব ও কোয়ান্টাম মেকানিকসকে একীভূত করে The quantum theory of the electron নামে একটি গবেষণাপত্র প্রকাশ করেন। এ গবেষণাপত্রে তিনি ডিরাক ইকুয়েশন নামের নতুন একটি সমীকরণ পরিচয় করিয়ে দেন।

ডিরাকের সমীকরণ বিশ্লেষণ করলে দেখা যায়, ইলেকট্রনের মতো দেখতে হুবহু আরও একটি কণিকা থাকার কথা। যার ভর, চার্জের পরিমাণ ইত্যাদি সব বৈশিষ্ট্য হবে ইলেকট্রনের মতো, শুধু চার্জের ধরনটি হবে পুরো বিপরীত। ইলেকট্রন ঋণাত্মক চার্জযুক্ত। ফলে তার যমজের চার্জ হবে ধণাত্মক। ডিরাক প্রথমে প্রোটনকেই সেই যমজ কণিকা ভেবেছিলেন। কিন্তু পরবর্তী সময়ে তিনি বুঝতে পারেন, প্রোটন সেই কণিকা হতে পারে না। কারণ, অজানা সেই কণিকার চার্জের ধরন ছাড়া বাকি সব বৈশিষ্ট্যই হবে ইলেকট্রনের মতো। কিন্তু প্রোটনের ভর তো ইলেকট্রনের প্রায় ১ হাজার ৮৩৫ গুণ।

অবশেষে সব ধোঁয়াশা দূর করে ১৯৩২ সালের ২ আগস্ট কার্ল ডেভিড অ্যান্ডারসন পজিট্রন আবিষ্কার করেন। অবশ্য ১৯২৯ সালে দিমিট্রি কোব্লেস্টিন নামের একজন রুশ পদার্থবিদ উইলসন ক্লাউড চেম্বারের ভেতর দিয়ে মহাজাগতিক রশ্মি পরীক্ষা করার সময় প্রথম পজিট্রন দেখেছিলেন। কিন্তু তিনি বুঝতেই পারেননি যে এটি পজিট্রন। তিনি ভেবেছিলেন, একটি ইলেকট্রন বুঝি ভুল করে উল্টো দিকে চলা শুরু করেছে!

পজিট্রন আবিষ্কারের মধ্য দিয়ে এটি পরিষ্কার হয়ে যায়, অ্যান্টি-পার্টিক্যাল শুধু তত্ত্বের মধ্যেই সীমাবদ্ধ নয়, বাস্তবেও এমন কণিকা আছে। পরবর্তী সময়ে আরও চমকপ্রদ বিষয় আবিষ্কৃত হয়। প্রথমে ভাবা হয়েছিল শুধু ক্লাউড চেম্বার বা কোনো শক্তিশালী পার্টিক্যাল এক্সিলারেটরেই বুঝি এমন অদ্ভুত কণিকা তৈরি করা সম্ভব।

প্রকৃতিতে বুঝি এদের অস্তিত্ব নেই। কিন্তু বিজ্ঞানীরা অবাক হয়ে দেখলেন, সোডিয়াম-২২ পরমাণু থেকে প্রাকৃতিকভাবেই পজিট্রন নিঃসরিত হয়। ১৯৫৫ সালে ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের দুই বিজ্ঞানী প্রোটনের বিপরীত কণিকা ‘অ্যান্টি-প্রোটন’ আবিষ্কার করেন। এই কণিকার চার্জ ছাড়া সব ধর্মই প্রোটনের মতো। এর এক বছর পর ১৯৫৬ সালে নিউট্রনের বিপরীত কণিকা অ্যান্টি-নিউট্রন আবিষ্কৃত হয়।

সাধারণ পদার্থ গঠিত হয় খুবই ক্ষুদ্র কণিকা ইলেকট্রন, প্রোটন ও নিউট্রন দিয়ে। আর প্রতিকণা তৈরি হয় এদের বিপরীত কণিকা বা অ্যান্টি-পার্টিক্যাল দিয়ে। সাধারণ হাইড্রোজেন পরমাণুতে একটি প্রোটনকে কেন্দ্র করে একটি ইলেকট্রন ঘুরতে থাকে। আর অ্যান্টি-হাইড্রোজেনের ক্ষেত্রে একটি অ্যান্টি-প্রোটনকে কেন্দ্র করে একটি পজিট্রন ঘুরতে থাকে। তবে এমন কোনো অ্যান্টি-হাইড্রোজেন কিন্তু এমনিতেই প্রকৃতিতে পাওয়া যায় না।

এগুলো পার্টিক্যাল অ্যাক্সিলারেটর নামের দানবীয় যন্ত্রে খুবই সূক্ষ্ম প্রযুক্তি ব্যবহার করে তৈরি করা হয়। ১৯৯৫ সালে বিজ্ঞানীরা নতুন ধরনের ইতিহাস রচনা করেন। ইউরোপীয় পারমাণবিক গবেষণা কেন্দ্র ঈঊজঘ-এর বিজ্ঞানীরা ঘোষণা দেন, তাঁরা নয়টি অ্যান্টি-হাইড্রোজেন বানাতে সক্ষম হয়েছেন। সাধারণ বস্তুর সংস্কর্শে অ্যান্টিম্যাটার ও সাধারণ পদার্থ পরস্পরকে ধ্বংস করে দেয়। আর তার থেকে বেরিয়ে আসে বিপুল শক্তি। এই শক্তি যে কতটা ভয়াবহ, তা আন্দাজ করাও বেশ কঠিন।

ইউরেনিয়াম দিয়ে তৈরি পারমাণবিক বোমায় মাত্র শূন্য দশমিক ১ শতাংশ ভর শক্তিতে পরিণত হয়। কিন্তু প্রতিকণার ক্ষেত্রে পুরোপুরি ১০০ শতাংশ ভরই শক্তিতে রূপান্তরিত হয়। তাহলে বোঝাই যাচ্ছে, খুব সামান্য পরিমাণ প্রতিকণা দিয়ে প্রতিকণা বা অ্যান্টিম্যাটার বোমা তৈরি করলেও তা কী ভয়াবহ রূপ নেবে। তবে প্রতিকণা দিয়ে যে শুধু ধ্বংসযজ্ঞই সম্ভব, তা কিন্তু নয়। এই বিপুল পরিমাণ শক্তি কাজে লাগিয়ে পৃথিবীর শক্তি সমস্যার সমাধান সম্ভব।

অনেক বিজ্ঞানী ইতিমধ্যেই প্রতিকণা দিয়ে চালিত রকেটের কথা ভাবছেন। তেমন একজন হলেন পেনসিলভানিয়া স্টেট বিশ্ববিদ্যালয়ের পদার্থবিদ জেরাল্ড স্মিথ। তিনি প্রতিকণা রকেটের প্রধান প্রস্তাবকারী। তিনি হিসাব কষে দেখিয়েছেন, একটি রকেটকে কয়েক সপ্তাহের মধ্যে মঙ্গল গ্রহে নেওয়ার জন্য চার মিলিগ্রাম পরিমাণ পজিট্রনই যথেষ্ট।

তবে অ্যান্টিম্যাটার দিয়ে রকেট তৈরি করা খুবই জটিল ও সূক্ষ্ম প্রযুক্তির ব্যাপার। বর্তমান প্রযুক্তির সাহায্যে অন্তত আরও কয়েক দশকে তা করা সম্ভব হবে না। এ ছাড়া রয়েছে উত্পাদন ব্যয়ের সমস্যা। এটি এতই ব্যয়বহুল যে মাত্র কয়েক গ্রাম উত্পাদনের জন্য যেকোনো রাষ্ট্র পথে বসতে পারে।

২০০৪ সালে CERN এক গ্রামের কয়েক ট্রিলিয়ন ভাগের এক ভাগ অ্যান্টিম্যাটার পরমাণু উত্পাদন করতে খরচ করেছে ২০ মিলিয়ন ডলার। বর্তমানে এক গ্রাম প্রতি-পরমাণু উত্পাদন করতে গেলে খরচ হবে ১০০ কোয়াড্রিলিয়ন ডলার। পাশাপাশি সেই ফ্যাক্টরিকে টানা ১০০ বিলিয়ন বছর সচল থাকতে হবে। আর ঠিক এ জন্যই প্রতিকণা হলো পৃথিবীর সবচেয়ে মূল্যবান বস্তু।