অবিচ্ছেদ্য

ইউরোপীয়ান রবিন পাখি ছোট্টো পরিযায়ী পাখি। ওরা প্রতি বছর স্ক্যান্ডিনেভিয়া থেকে আফ্রিকার নিরক্ষীয় অঞ্চলে এসে পড়ে শরতে, শীত কমলে বসন্তকালে আবার ফিরে যায় নিজভূমিতে। যেতে আসতে মোট ১৩০০০ কিমি রাস্তা এরা উড়ে যায় একেবারে অনায়াসে, একটুও দিক ভুল হয় না।

এইসব পাখিদের যারা কিনা এরকম হাজার হাজার কিমি পরিযান করে, তাদের কি তবে ভিতরে জৈব কম্পাসের মতন কিছু আছে? ৭০ এর দশকে ফ্রাঙ্কফুর্ট বিশ্ববিদ্যালয়ের দুই গবেষক, Wolfgang আর Roswitha Wiltschko এই নিয়ে কাজ করতেন। আফ্রিকা থেকে ফিরেছে এমন কয়েকটা রবিন ধরে এই গবেষক দম্পতি তাদের কৃত্রিম চৌম্বকক্ষেত্রে রাখলেন। আর দেখলেন এইসব রবিনরা চৌম্বক্ষেত্রের অভিমুখ উলটে দিলেও কিছু পাত্তা দেয় না, তার মানে উত্তরও যা দক্ষিণও তা এদের কাছে। তাহলে? তাহলে এরা কীভাবে ওরকম নির্ভুল যায় আসে?

গবেষক দম্পতি আরো পরীক্ষানিরীক্ষা করলেন এই পাখিদের উপরে। দেখলেন পৃথিবীর চৌম্বক বলরেখা যে কোণ করে পৃথিবীর উপরিতলের সঙ্গে, এই পাখিরা সেটা বুঝতে পারে। শুধু এইটুকুই দরকার হয় এদের ঐ হাজার হাজার কিমি পথ ঠিকভাবে চিনে চিনে আসতে যেতে। বিজ্ঞানীদ্বয় আরো পরীক্ষা করে দেখলেন পাখিদের চোখ বেঁধে দিলে আর পাখিগুলো এই চৌম্বক বলরেখার কোণ বুঝতে পারে না। তার মানে কি এদের চোখের ভিতরে কোনো সংবেদী জৈবযন্ত্র রয়েছে যাতে এরা এই চৌম্বক বলরেখার কৌণিক ব্যাপারটা ধরতে পারে?

২০০০ সালে, Thorsten Ritz আর তার সহকর্মীরা বললেন এই রহস্যের চাবিকাঠি লুকিয়ে আছে কোয়ান্টাম এনট্যাঙ্গলমেন্টের মধ্যে। এই তত্ত্ব আগেই প্রস্তাব করেছিলেন ইলিনয় বিশ্ববিদ্যালয়ের Klaus Schulten, সেই তত্ত্বের উপরে ভিত্তি করেই রিটজ ও তাঁর সহকর্মী বিজ্ঞানীরা বললেন, ঐ পাখির চোখে এমন কিছু জৈব অণু আছে যেখানে দুটি ইলেকট্রন এমনভাবে জুড়ি হয় যেন তাদের মোট স্পিন শূন্য হয়। এরা হয়ে পড়ে এনট্যাঙ্গলড পেয়ার। যখন জৈব অণুটি বাইরে থেকে আলো পায়, ফোটন গ্রহণ করে, তখন এই এনট্যাঙ্গলড ইলেকট্রনজুড়ি বিচ্ছিন্ন হয়ে যায়, দু'খানা ইলেকট্রন বাইরের চৌম্বকক্ষেত্রের প্রভাবে দুইরকম ভাবে সাড়া দেয়। পৃথিবীর চৌম্বক বলরেখার কোণ যেরকম হবে পৃথিবীর উপরিতলের সঙ্গে, ইলেকট্রন দুটির সাড়া দেবার তফাৎটিও হবে ঠিক সেরকম।

এ জিনিস কি ভাবা যায়? কোয়ান্টামের সূক্ষ্ম নিয়ম যা কিনা কেবল অতিক্ষুদ্র কণাদের জগতেই ছড়ি ঘুরিয়ে বেড়ায়, সেই নিয়ম কিনা আমাদের জগতেও এরকমভাবে কাজে লাগছে? এ কী কান্ড!

বহুদিন মানুষে ভেবেছিলো ক্লাসিকাল আর কোয়ান্টামের জগৎ খুব ভালোভাবে আলাদা করা। অতিক্ষুদ্র বস্তু যেমন কিনা পরমাণু, অণু, মৌলকণা-এসবের জন্য কোয়ান্টাম মেকানিক্সের ঐ অদ্ভুত সম্ভাবনাভিত্তিক গণনা আর সেই অনুসারে পর্যবেক্ষণ চলে। কিন্তু বড় বড় বস্তু যেমন কিনা বিলিয়ার্ড বল, আপেল, মানুষ, পাখি, জীবজন্তু, গ্রহ নক্ষত্র, গ্যালাক্সি-এসবের জন্য ঝঞ্ঝাটহীন সুন্দর ক্লাসিকাল মেকানিক্স। ক্লাসিকালে বাপু ওরকম একইসঙ্গে একই বস্তু এখানে, ওখানে, সৌরজগতের শেষ সীমায়, মহাবিশ্বের প্রান্তসীমায় থাকার সম্ভাবনা নিয়ে ভজঘট পাকায় না, বেশ ভদ্রসভ্যভাবে যেখানকার জিনিস সেখানেই থাকে।

কিন্তু হায়, সেই সুদিন আর নাই। এখন পদার্থবিদরা মেনে নিতে বাধ্য হচ্ছেন যে কোয়ান্টামই সর্বত্র, বস্তু ছোটো হোক বা বড় হোক। আকার আয়তন নাকি কোনো ব্যাপারই না। বড় বস্তুর ক্ষেত্রে কোয়ান্টাম এফেক্টগুলো আমরা সেভাবে বুঝতে পারি না, সবই ক্লাসিকাল মনে হয়, তারও নাকি কারণ কোয়ান্টামেরই কিছু নিয়ম!

অনেকগুলো কোয়ান্টাম সিস্টেম যখন একটা আরেকটার সঙ্গে ক্রমাগত ঠোকাঠুকি করে, মানে কিনা সাধুভাষায় যাকে বলে আন্ত:ক্রিয়া চালিয়ে যায় তখন কোয়ান্টামেরই নিয়মে এমন হয় যে সম্মিলিত ক্রিয়ার ফলাফল ক্লাসিকাল বলে মনে হয়। যাকে বলে আমাদের বোকা বানায় আরকি, এমন নিখুঁত ছদ্মবেশ ধরে যে আমরা কিছুই বুঝতে পারি না।

এই যে বড় বড় বস্তুর ক্ষেত্রে ক্লাসিকাল মনে হয় এদের অবস্থান, ভরবেগ, কৌণিক ভরবেগ এইসব, এর কারণ হলো, এত এত বেশী কণা দিয়ে তৈরী বস্তু চারপাশের সঙ্গে নানা আন্তঃক্রিয়া করে তথ্য ফাঁস করে দেয়, এই প্রক্রিয়াকে বলে ডিকোহেরেন্স। সাদা কথায় এর মানে হলো নানা অবস্থায় থাকার সম্ভাবনা কোলাপ্স করে গিয়ে একটা নির্দিষ্ট অবস্থায় চলে আসে।

যদি এমন হয় যে এই ডিকোহেরেন্স থামানো গেল কোনোভাবে বা কমিয়ে কমিয়ে খুব কম করা গেল, তাহলে কী হবে? সোজা উত্তর, তাহলে কোয়ান্টাম এফেক্ট আবার দেখা যাবে।

এবারে আসা যাক এনট্যাঙ্গলমেন্টের ব্যাপারে। দুটি কণা এমনভাবে কোরিলেটেড হয়ে থাকে যেন তারা একই। এই কণাদুটির মধ্যে দূরত্ব যদি হাজার কিলোমিটার হয় বা হাজার আলোকবর্ষ হয়, কিছুই এসে যায় না। এরা জুড়ে থাকে অদ্ভুত কণাজুড়ি হয়ে, এদের আলাদা করা যায় না। বিনা সুতার মালার দু'খানি পুঁতি যেন। দেশকাল যেন কিছুই না এদের কাছে, মূল ব্যাপার হলো এই এনট্যাঙ্গলমেন্ট।

একটা পরীক্ষা করা যাক। দুইখান ইলেকট্রন এনট্যাঙ্গলড হয়ে আছে, এদের সম্মিলিত স্পিন শূন্য। এবারে একটা ডাইনে আর অন্যটা বাঁয়ে ছুটে গেল। দুইজন পর্যবেক্ষক দুই প্রান্তে প্রস্তুত হয়ে ছিলেন তাদের যন্ত্রপাতি নিয়ে। ডাইনের পর্যবেক্ষক স্পিন মেপে পেলেন +১, আর বাঁয়ের পর্যবেক্ষক স্পিন মেপে অবধারিতভাবে পেলেন -১। কথা হলো, মাপার আগে কোনো ইলেকট্রনেরই কোনো নির্দিষ্ট স্পিন নেই, আছে সম্ভাবনার সমষ্টি, মাপার পরেই নির্দিষ্ট স্পিন হলো। এখন এই দুই ইলেকট্রনের মধ্যে কীভাবে এই তাৎক্ষণিক সংযোগ হলো যে একটা জেনে গেল আরেকটার স্পিন মাপা হয়ে গেছে? কারণ তাহলেই সেটাও সেই স্পিনটার উলটো স্পিনটা পাবে। এসব কী? Spooky action at a distance?

এসব জিনিস বৈজ্ঞানিকেরা সহজে নিতে চান না। সত্যি বলতে কি আইনস্টাইনের মতন বড় বড় বৈজ্ঞানিক এইধরনের প্যারাডক্স দেখিয়েই কোয়ান্টাম তত্ত্বকে অসম্পূর্ণ বলতেন। তখন তাঁরা এসব দেখাতেন থট এক্সপেরিমেন্টের মাধ্যমে, তখনো টেকনোলজি এমন অবস্থায় আসেনি যে সত্যি করে চেক করা যাবে।

এখন যেই না সত্যি সত্যি এক্সপেরিমেন্ট করে দেখতে গেছেন বৈজ্ঞানিকেরা, দ্যাখেন ঠিক সেই সেই অদ্ভুত কান্ডগুলোই হচ্ছে। কোয়ান্টামই সত্য, যতই অদ্ভুত আর অসম্ভব বলে মনে হওয়া আউটকামই হোক এই তত্ত্বের, সেইসবই চাক্ষুষ দেখা যাচ্ছে। মেনে না নিয়ে উপায় কোথায়?

২০০৩ সালে লন্ডনের একদল গবেষক একটা পরীক্ষা করলেন। একখন্ড লিথিয়াম ফ্লোরাইড লবণ নিয়ে একটা চৌম্বকক্ষেত্রে রাখলেন। এই লবণখন্ডের মধ্যে কোটি কোটি অণু, কোটি কোটি পরমাণু দিয়ে গড়া। পরমাণুগুলোর নিজের নিজের স্পিন আছে। যেন ছোটো ছোটো চুম্বক। বাইরের এই চৌম্বকক্ষেত্রের সঙ্গে তারা নিজেদের একরেখায় আনে। গবেষকরা বাইরের চৌম্বকক্ষেত্রের তীব্রতা বাড়ালেন, পরমাণুরা এত দ্রুত নিজেদের একরেখায় এনে ফেললো যে পারস্পরিক আন্তঃক্রিয়ার গণিত যে হিসেব দেয় কতক্ষণে নিজেদের একলাইনে আনবে, সেই হিসাবে বিলকুল গরমিল দেখা দিলো, বাস্তবে ওরা অনেক তাড়াতাড়ি লাইনে এসে গেছে। গবেষকরা নানারকম আঁক কষে মেপে টেপে দেখে সিদ্ধান্তে এলেন এখানে এনট্যাঙ্গলমেন্ট ঘটেছে, এত এত পরমাণুরা সব এনট্যাঙ্গলমেন্টের দ্বারা জুড়ে এক হয়ে গেছে। তাপীয় ঝামেলা যাতে এড়ানো যায় তাই এই গবেষকেরা এক্সপেরিমেন্টটা করেছিলেন খুব কম তাপমাত্রায়, মিলিকেলভিনে। তারপরে ব্রাজিলের গবেষকেরা এইধরনের পরীক্ষা করলেন ঘরের তাপমাত্রায় মানে প্রায় ৩০০ কেলভিনে। কিন্তু সেখানেও দেখা গেল এনট্যাঙ্গলমেন্ট ঘটেছে। ব্রাজিলের এঁরা ব্যবহার করেছিলেন কপার কার্বক্সিলেট, এই পদার্থে পরমাণুএর স্পিনের আন্ত:ক্রিয়া এত তীব্র যে তাপীয় ছটফটানিকে দাবিয়ে দেয়।

পদারথবিদেরা ক্রমাগতই বড় বড় বস্তুতে আর উচ্চ উচ্চ তাপমাত্রায় পরখ করে দেখতে পাচ্ছেন যে এই কোয়ান্টাম এনট্যাঙ্গলমেন্ট ঘটছে। সেই ১৯৯৯ সালেই ফুলারিন অণুর ইনটারফেরেন্স প্যাটার্ন দেখান বিজ্ঞানীরা। ২০০৫ সালে ক্যালসিয়ামের আটটি আয়নকে এনট্যাঙ্গলড করলেন, ২০০৯ সালে বেরিলিয়াম আর ম্যাগনেশিয়ামের আয়নদের। ২০১০ আর ২০১১ সালেও উল্লেখযোগ্য পরীক্ষা হয়েছে।

কোয়ান্টাম মেকানিক্স সমস্ত ক্ষেত্রেই উপস্থিত, বড় বা ছোটো। সাম্প্রতিক পরীক্ষানিরীক্ষায় এসব ব্যাপার যত বেশি করে দেখা যাচ্ছে তত বাড়ছে ক্যাচাল আর বোঝা চাপছে তাত্ত্বিকদের ঘাড়ে। লাও ঠ্যালা, এখন মাথাগোলানো এই তত্ত্বের রহস্যগুলোর জট ছাড়াও।

সে কী সোজা কথা? একেবারেই না। ক্লাসিকাল ধারনায় স্থান ও কাল হলো একেবারে মৌলিক ব্যাপার, প্রাথমিক। স্থানকালের ফ্রেমওয়ার্কের উপরেই সব সিস্টেমের চলাফেরা ছলাকলা। এ না থাকলে মঞ্চটাই থাকে না, নাটকের অভিনয় হবে কোনখানে? সাধারণ আপেক্ষিকতা অবশ্য মঞ্চটাকেও একটু আঁকাবাঁকা হেলে পড়া ঠেলে ওঠা বলে দেখায়, তবে সেখানেও স্থানকাল মৌলিক।

এই অদ্ভুতুড়ে কোয়ান্টামই এসে বলে কিনা, স্থানকাল মৌলিক না। এগুলোর বাইরে আছে এনট্যাঙ্গলমেন্ট। এনট্যাঙ্গলমেন্ট কাজ করে স্থানকালের বাইরে, সেটাই হলো আসল মৌলিক ব্যাপার। স্থানকালের উৎপত্তি হয় এদেরই কেরামতিতে, কোয়ান্টাম ডিকোহেরেন্স ঘটলে।

আজ এই পর্যন্ত থাক। পরবর্তীকালে আরো চমকপ্রদ ব্যাপার কিছু বলার আছে।

তথ্যসূত্র: লিভিং ইন এ কোয়ান্টাম ওয়ার্ল্ড
ছবি: আন্তর্জাল থেকে

ছবি: