অণোরণীয়ান থেকে মহতোমহীয়ান (১০)

আজকে বরং স্ট্রিং তত্ত্বের উৎপত্তি আর বিকাশ নিয়ে কিছু কথা হোক। একেবারে শুরুর কথা বলতে গেলে বলতে হয় ১৯৬৮ সালের কথা। তখন বিজ্ঞানীরা খুব ঝামেলায় আছেন তীব্র আন্ত:ক্রিয়া (স্ট্রং ইন্টারঅ্যাকশন ) নিয়ে। এটা দেখা যায় নিউক্লিয়াসে থাকা প্রোটন আর নিউট্রনেদের ভিতরে। এটা কিভাবে যে কাজ করে বোঝা যাচ্ছে না। আমাদের পরিচিত জগতে যত আন্ত:ক্রিয়া, সবের মানই দূরত্বের সাথে সাথে কমে আসে। দু'খানা q চার্জওয়ালা গোলকের মধ্যে তড়িৎচুম্বকীয় আন্ত:ক্রিয়া তারা ২ মিটার তফাতে থাকলে যা, ৪ মিটার তফাতে থাকলে তার চেয়ে অনেক কম। মহাকর্ষের ব্যাপারেও তাই, বস্তুরা পরস্পর থেকে যত দূরে, তাদের মধ্যে আন্ত:ক্রিয়া তত কম। এইসব আন্ত:ক্রিয়ার ক্ষেত্রে মান দূরত্বের বর্গের ব্যস্তানুপাতী। কিন্তু তীব্র আন্ত:ক্রিয়ার ক্ষেত্রে এ নিয়ম চলে না, যত দূরে তত আন্ত:ক্রিয়ার পোটেনশিয়াল বাড়ে। কিম্ভুত ব্যাপার!

স্ট্রিং তত্ত্ব প্রথমে এলো এই কিম্ভুত ব্যাপারের রফা করতে। কিন্তু কাজের কাজ কিছু হলো না। কিছুতেই স্ট্রিং ভিত্তিক তত্ত্ব সুস্থিত হয় না, ট্যাকিয়ন ঢুকে পড়ে। ট্যাকিয়ন হলো হাইপোথেটিকাল কণা যা আলোর চেয়ে বেশী বেগে চলে। আসলে তত্ত্বে নন-লোকালিটি থাকলেই এই ব্যাপার হয়। নন-লোকালিটি মানে হলো একজায়গায় একটু পরিবর্তন ঘটলে তখুনি তা স্ট্রিং এর সর্বত্র ছড়িয়ে যায়, তা মহাবিশ্বের চরম গতিসীমা আলোর গতিকে ছাড়িয়ে যায়, ইনফরমেশন এত তাড়াতাড়ি যেতে পারে না সেটা আমরা তো সেই আইনস্টাইনের সময় থেকেই জেনে এসেছি। এইরকম নন-লোকাল হয়ে গেলে তত্ত্ব টেঁকে না। মোদ্দা কথা হলো তত্ত্বে যদি ট্যাকিয়ন চলে আসে তাহলে বুঝতে হবে উল্টাপাল্টা মান আসবে নানা জিনিসের। তখন বাঁচবার একমাত্র উপায় হলো সেই তত্ত্বের তুল্যমূল্য কোনো তত্ত্ব খুঁজতে হবে যেখানে ট্যাকিয়ন নেই।

স্ট্রিং তত্ত্ব এই ট্যাকিয়নের ঝামেলায় ফেঁসে তো আটকে গেল। কেউ বুঝতে পারে না কিভাবে এই চিপার থেকে বেরোনো যাবে। গবেষকেরা প্রায় সবাই এক এক করে সরে পড়লেন। তবু কিছু কিছু খুব জেদী গবেষক কচ্ছপের কামড় দিয়ে লেগে রইলেন। এই জেদী গবেষকদের মধ্যে তিনজন ছিলেন রেমন্ড, নেভেউ আর শোয়ার্জ। এনারা আবিষ্কার করলেন সুপারস্ট্রিং তত্ত্ব। পুরানো স্ট্রিং তত্ত্বে সুপারসিমেট্রি জুড়ে তাঁরা এই তত্ত্ব পেলেন। এখন স্পিন-হাফ ফার্মিয়ন আর স্পিন-১ বোসন-উভয় রকমের কণাকেই সামলানো গেলো এই নতুন সুপারস্ট্রিং তত্ত্বে।

পুরানো স্ট্রিং তত্ত্বে ছিলো ভরহীন স্পিন ২ কণা। কিন্তু কোনো পরীক্ষা নিরীক্ষায় এইরকম কণা তো পাওয়া যায় না! তাহলে? এটা কি রকমের রহস্য? নতুন ধরনের কণা? অজানা কোনো কণা যা কিনা নতুন কোনো ফিজিক্সের সন্ধান দেয়? জোল শের্ক আর জন শোয়ার্জ দেখালেন এই স্পিন ২ কণারা হলো গ্র্যাভিটন, মহাকর্ষ বলবাহী কণা।

কিন্তু বলে দিলেই তো হল না! প্রমাণ কোথা? গবেষকেরা দেখাতে চেষ্টা করলেন এই প্রেডিক্টেড স্পিন ২ কণারা একেবারে সেই আচরণই করবে যা গ্র্যাভিটন করবে বলে ধরা হয়েছিলো। তাঁরা জোর দিলেন যে এই একমাত্র উপায় পাওয়া গেছে স্ট্রিং তত্ত্বে, গ্র্যাভিটিকে কোয়ান্টাম স্তরে বিশ্লেষণের। আর কোনো জানা তত্ত্ব এই সুবিধা দিতে পারে নি। (কিছু কিছু ভাঙা ভাঙা চেষ্টা হয়েছে কিন্তু সেসব থিওরি কখনো উচ্চশক্তিতে বেড়াছেঁড়া হয়ে যায় কখনো অন্য নানা জটিল সমস্যায় আক্রান্ত হয়)

শের্ক মারা গেলেন ১৯৮০ সালে, শোয়ার্জ নিতান্ত একলা পড়লেন স্ট্রিং তত্ত্বকে বাঁচিয়ে রাখতে। পদার্থবিদ মাইকেল গ্রীন যোগ দিলেন তাঁর সাথে। শোয়ার্জ আর গ্রীন দেখালেন সুপারস্ট্রিং তত্ত্ব কেবল দশমাত্রার জগতে অর্থপূর্ণ হয়, বাকী সব মাত্রায় ভুলভাল আসে। এ আবার কি নতুন গেরো? বিশেষ সংখ্যাটার মানে কি? কেন ৯ মাত্রা বা ৭ মাত্রা বা ১৪ মাত্রা বা ১০ ছাড়া অন্য যেকোনো মাত্রা "ভালো" মাত্রা নয়?

সুপারসিমেট্রি, ট্যাকিয়ন বিহীনতা, বোসন আর ফারমিয়ন এই দুই ধরনের কণাকেই সামলানো এইসব নানা সুবিধা থাকলেও সুপারস্ট্রিং তত্ত্বকে লোকে মোটামুটি দূরেই সরিয়ে রেখেছে ১৯৮৪ পর্যন্ত। চুরাশি সালে গ্রীন আর শোয়ার্জ দেখালেন সুপারস্ট্রিং তত্ত্ব অসঙ্গতিমুক্ত। এই অসঙ্গতি বা অ্যানোমালি হলো যেকোনো তত্ত্বের পক্ষে বিরাট এক ফাঁদ। যেকোনো আন্ত:ক্রিয়া-বিশ্লেষক তত্ত্বকে অসঙ্গতিমুক্ত হতে হয়।

এখন এই অ্যানোমালি বা অসঙ্গতি ব্যাপারটা আসলে কী? যেকোনো তত্ত্ব যা কিনা মিথস্ক্রিয়া ব্যাখা করে বলে দাবী করে, তাকে হতে হয় অভ্যন্তরীণ প্রতিসাম্যযুক্ত। যদি অভ্যন্তরীণ প্রতিসাম্য না থাকে তো নানারকম অবাঞ্ছিত পোলারাইজেশন এসে সব ঘেঁটেঘুঁটে দিয়ে ভুলভাল ফলাফল দেয়। যদি দেখানো যায় যে তত্ত্বে সবরকম প্রতিসাম্য-ভঙ্গকারী কোয়ান্টাম এফেক্টগুলো যোগ দিলে পজিটিভে নেগেটিভে কাটাকুটি হয়ে পড়ে থাকে শূন্য, তবে আর চিন্তা নেই, তত্ত্ব নিরাপদ।

স্ট্যান্ডার্ড মডেল যা কিনা তিন তিনখানা মৌলিক মিথস্ক্রিয়া সফলভাবে ব্যাখা করে তাও অসঙ্গতিমুক্ত। এই অসঙ্গতিমুক্ত দেখানোর গাণিতিক কৌশলই বলে দেয় স্ট্যান্ডার্ড মডেলে লেপ্টন আর কোয়ার্ক দুই জাতের কণাই থাকতে হবে, কোনো এক জাতের থাকলে কান্ডটা হবে সবাই নৌকার এক কিনারে চলে এসে নৌকা ডুবিয়ে দেবার মতন ব্যাপার। সিমেট্রি ভেঙে যাবে। যেহেতু দু'জাতের কণা আছে, তাই বিষে বিষে বিষক্ষয়। একজাতের কণার প্রতিসাম্য-ভঙ্গকারী এফেক্ট আরেক জাতের কণার প্রতিসাম্য-ভঙ্গকারী এফেক্টকে নাকচ করে দেয়।

১৯৮৩ সালে উইটেন আর আলভারেজ দেখিয়েছিলেন স্ট্রিং তত্ত্বে অ্যানোমালি দেখা দিতে পারে, দেখা দেয়ও। সিমেট্রি ভেঙে যেতে পারে। তখন সবাই শুনে থমকে গেছিলো, তাই তো! তাহলে বরং স্ট্রিং নিয়ে আর নেচে কাজ নাই, এবারে চলো পালাই, অন্যদিকে যদি পাওয়া যায় কেষ্ট!

আগেই বলেছি অনেকেই পালালেও সবাই পালান নি। পরের বছর নাছোড়বান্দা দুই স্ট্রিং গবেষক গ্রীন আর শোয়ার্জ একেবারে হাতেনাতে প্রমাণ করলেন স্ট্রিং তত্ত্বে সত্যি বহু অ্যনোমালি দেখা যায় কিন্তু সবরকম অ্যানোমালি যোগ দিলে পড়ে থাকে শূন্য, একেবারে যোগ টোগ করে তারা দেখিয়ে দিলেন। এমন চমৎকার ব্যাপার দেখে লোকে খুবই অবাক। আরও অবাক যে এ তত্ত্ব দশমাত্রা জগতে অর্থবান হয়, অন্য সব মাত্রায় ভুলভাল। এ জিনিস কি করে হয়? গভীর এক ষড়যন্ত্র? কিন্তু কার ষড়যন্ত্র? কেনই বা?

১৯৮৫ সালে গ্রোস, হার্ভে,মার্টিনেক আর রোহম-এরা চারজন আবিষ্কার করলেন হেটেরোটিক স্ট্রিং। দু'প্রান্ত ঘুরিয়ে এনে একটা আরেকটার সাথে জুড়ে দেওয়া গোল লুপের মতন স্ট্রিং। এদের কম্পন দু'রকম-বামাবর্তী আর দক্ষিণাবর্তী, দু'ধরনের কম্পনের জন্য হিসেবপত্র ও করতে হবে দু'রকমভাবে। দক্ষিণাবর্তী স্ট্রিং থাকে দশমাত্রা জগতে, আর বামাবর্তী স্ট্রিং থাকে ছাব্বিশমাত্রার জগতে যার আবার ষোলোটা মাত্রা গুটিয়ে গেছে। এই জন্যই এদের বলে হেটেরোটিক স্ট্রিং, বামাবর্তী আর দক্ষিণাবর্তী স্ট্রিং ভিন্ন ভিন্ন মাত্রার স্পেসে থাকে বলে। এরা মিলিত হয়ে তৈরী করে অভিন্ন সুপারস্ট্রিং তত্ত্ব।

এখন এনাদের দশমাত্রার হেটেরোটিক স্ট্রিং আর আগের দুই গবেষকের দেখানো স্ট্রিং তত্ত্বের অ্যানোমালি-ফ্রী অবস্থা দেখা দেয় দশমাত্রায়-এই দুই আবিষ্কার পরস্পরের পরিপূরক। আর ২৬ মাত্রার বামাবর্তীরা? তারা যে গন্ডগোল-পাকানো লেফটিস্টদের মতন ঘাড় বাঁকিয়ে রইলো, তার কি হবে? হবে, হবে, তারো ব্যবস্থা হবে। তারাও ছিলো শাপে বর, পরে বোঝা গেছে।

আমাদের পরিচিত জগতে চারমাত্রাই মাত্র বোঝা যায়। দৈর্ঘ প্রস্থ উচ্চতা আর সময়। এদিকে অঙ্ক বলছে আরো অনেক বাড়তি মাত্রা আছে। কি হলো সেইসবের? এরা গেল কই?

১৯৮৫ সালে ক্যান্ডেলাস, হোরোউইটজ, স্ট্রোমিংগার আর উইটেন এক চমৎকার উপায় দেখালেন বাড়তি মাত্রাদের গুটিয়ে ফেলার। একে বলে কমপ্যাক্টিফিকেশান। গাণিতিক কৌশলে এদের কালাবি-ইয়াউ ম্যানিফোল্ডে গুটিয়ে ফেলা হয়। কি করে করা হয় তা পদার্থবিদ আর গণিতজ্ঞরা বুঝুন গিয়ে, কিন্তু আমরা বুঝি তার এফেক্ট! চারটি চেনা মাত্রা ছাড়া বাকী সব গুটিয়ে যায় কালাবি-ইয়াউ স্পেসে, আর গুটিয়ে যাবার ফলেই আমাদের জগতে সুপারসিমেট্রি রক্ষা হয়। শুধু তাই না, স্ট্যান্ডার্ড মডেলের মূল মিথস্ক্রিয়াগুলো আর স্ট্যান্ডার্ড মডেলে যা যা কণা আছে সবের উৎপত্তি আর ধর্ম সম্ভবত: ব্যাখা করা যাবে এই স্কীম থেকে। যাক, বাঁচা গেল!

এই কালাবি-ইয়াউ কমপ্যাক্টিফিকেশনের বিপ্লবাত্মক কাজই স্ট্রিং তত্ত্বকে রক্ষা করলো। বন্যার মতন গবেষক ঢুকতে শুরু করে দিলো স্ট্রিং গবেষণায়। এরপরে আরো কত সব নতুন নতুন ধারণা আর গাণিতিক কান্ডকারখানা যে দেখা দিলো তা গুণে শেষ করা যায় না। সে গল্প পরে কখনো।

( চলন্ত )

ছবি: শিল্পীর কল্পনায় কালাবি-ইয়াউ ম্যানিফোল্ড( সৌজন্য: আন্তর্জাল )