সরল ভাষায়, হিগস বোসন সর্বকালের সবচেয়ে ব্যয়বহুল কণা। উদাহরণস্বরূপ, যদি একটি ভ্যাকুয়াম টিউব এবং কয়েকটি উজ্জ্বল মন ইলেকট্রন আবিষ্কার করার জন্য যথেষ্ট ছিল, হিগস বোসনের অনুসন্ধানের জন্য পরীক্ষামূলক শক্তি তৈরি করা প্রয়োজন, যা পৃথিবীতে খুব কমই পাওয়া যায়। লার্জ হ্যাড্রন কোলাইডারের কোন পরিচিতির প্রয়োজন নেই, এটি সবচেয়ে বিখ্যাত এবং সফল বৈজ্ঞানিক পরীক্ষাগুলির মধ্যে একটি, কিন্তু এর প্রোফাইল কণা, আগের মতোই, বেশিরভাগ জনসংখ্যার জন্য রহস্যে আচ্ছন্ন। একে ঈশ্বর কণা বলা হয়েছে, তবে হাজার হাজার বিজ্ঞানীর প্রচেষ্টার জন্য ধন্যবাদ, আমাদের আর বিশ্বাসের উপর এর অস্তিত্ব স্বীকার করতে হবে না।
শেষ অজানা
হিগস বোসন কী এবং এর আবিষ্কারের গুরুত্ব কী? কেন এটি এত হাইপ, তহবিল এবং ভুল তথ্যের বিষয় হয়ে উঠেছে? দুটি কারণে। প্রথমত, পদার্থবিজ্ঞানের স্ট্যান্ডার্ড মডেল নিশ্চিত করার জন্য এটিই শেষ অনাবিষ্কৃত কণা ছিল। তার আবিষ্কারের মানে হল যে পুরো প্রজন্মের বৈজ্ঞানিক প্রকাশনা বৃথা যায়নি। দ্বিতীয়ত, এই বোসন অন্যান্য কণাকে তাদের ভর দেয়, যা এটিকে একটি বিশেষ অর্থ এবং কিছু "জাদু" দেয়। আমরা চিন্তা করতে ঝোঁকবস্তুর একটি অন্তর্নিহিত সম্পত্তি হিসাবে ভর, কিন্তু পদার্থবিদরা অন্যভাবে মনে করেন। সহজ কথায়, হিগস বোসন হল এমন একটি কণা যা ছাড়া ভরের অস্তিত্ব নেই নীতিগতভাবে।
আরো একটি ক্ষেত্র
কারণটি তথাকথিত হিগস ক্ষেত্রের মধ্যে রয়েছে। এটি হিগস বোসনের আগেও বর্ণনা করা হয়েছিল, কারণ পদার্থবিদরা তাদের নিজস্ব তত্ত্ব এবং পর্যবেক্ষণের প্রয়োজনে এটি গণনা করেছিলেন, যার জন্য একটি নতুন ক্ষেত্রের উপস্থিতি প্রয়োজন, যার ক্রিয়া সমগ্র মহাবিশ্বে প্রসারিত হবে। মহাবিশ্বের নতুন উপাদান উদ্ভাবন করে অনুমানকে শক্তিশালী করা বিপজ্জনক। অতীতে, উদাহরণস্বরূপ, এটি ইথার তত্ত্বের সৃষ্টির দিকে পরিচালিত করেছিল। কিন্তু যত বেশি গাণিতিক গণনা করা হয়েছিল, তত বেশি পদার্থবিদরা বুঝতে পেরেছিলেন যে হিগস ক্ষেত্রটি বাস্তবে বিদ্যমান থাকতে হবে। একমাত্র সমস্যা ছিল তাকে পর্যবেক্ষণ করার ব্যবহারিক উপায়ের অভাব।
পদার্থবিজ্ঞানের স্ট্যান্ডার্ড মডেলে, প্রাথমিক কণাগুলি হিগস ক্ষেত্রের অস্তিত্বের উপর ভিত্তি করে একটি প্রক্রিয়ার মাধ্যমে ভর অর্জন করে যা সমস্ত স্থানকে বিস্তৃত করে। এটি হিগস বোসন তৈরি করে, যার জন্য প্রচুর শক্তির প্রয়োজন হয় এবং এটিই প্রধান কারণ যে বিজ্ঞানীদের উচ্চ-শক্তি পরীক্ষা চালানোর জন্য আধুনিক কণা ত্বরক যন্ত্রের প্রয়োজন৷
ভর্তি কোথা থেকে আসে?
দুরত্ব বাড়ার সাথে সাথে দুর্বল পারমাণবিক মিথস্ক্রিয়াগুলির শক্তি দ্রুত হ্রাস পায়। কোয়ান্টাম ফিল্ড তত্ত্ব অনুসারে, এর মানে হল যে কণাগুলি এর সৃষ্টিতে জড়িত - W- এবং Z-বোসন - অবশ্যই ভর থাকতে হবে, গ্লুয়ন এবং ফোটনের বিপরীতে, যার কোন ভর নেই।
সমস্যাটি হল যে গেজ তত্ত্বগুলি শুধুমাত্র ভরহীন উপাদানগুলির সাথে কাজ করে। যদি গেজ বোসনগুলির ভর থাকে, তাহলে এই ধরনের অনুমানকে যুক্তিসঙ্গতভাবে সংজ্ঞায়িত করা যায় না। হিগস মেকানিজম হিগস ফিল্ড নামে একটি নতুন ক্ষেত্র প্রবর্তন করে এই সমস্যাটি এড়ায়। উচ্চ শক্তিতে, গেজ বোসনগুলির কোন ভর নেই, এবং অনুমানটি প্রত্যাশিত হিসাবে কাজ করে। কম শক্তিতে, ক্ষেত্রটি একটি প্রতিসাম্য ভাঙার কারণ হয় যা উপাদানগুলিকে ভর করতে দেয়৷
হিগস বোসন কি?
হিগস ফিল্ড হিগস বোসন নামক কণা তৈরি করে। তাদের ভর তত্ত্ব দ্বারা নির্দিষ্ট করা হয় না, কিন্তু পরীক্ষার ফলস্বরূপ, এটি নির্ধারণ করা হয়েছিল যে এটি 125 GeV এর সমান। সহজ কথায়, হিগস বোসন তার অস্তিত্বের সাথে স্ট্যান্ডার্ড মডেলকে নিশ্চিতভাবে নিশ্চিত করেছে।
যন্ত্র, ক্ষেত্র এবং বোসন স্কটিশ বিজ্ঞানী পিটার হিগসের নাম বহন করে। যদিও তিনিই প্রথম এই ধারণাগুলি প্রস্তাব করেননি, কিন্তু, প্রায়শই পদার্থবিদ্যার ক্ষেত্রে, তিনিই এমন একজন হয়েছিলেন যার নামানুসারে এগুলোর নামকরণ করা হয়েছিল।
ভাঙা প্রতিসাম্য
হিগস ক্ষেত্রটি এই সত্যের জন্য দায়ী বলে মনে করা হয়েছিল যে কণাগুলির ভর থাকা উচিত নয়। এটি একটি সার্বজনীন মাধ্যম যা ভরবিহীন কণাকে বিভিন্ন ভর দিয়ে দেয়। প্রতিসাম্যের এই ধরনের লঙ্ঘন আলোর সাথে সাদৃশ্য দ্বারা ব্যাখ্যা করা হয় - সমস্ত তরঙ্গদৈর্ঘ্য একই গতিতে ভ্যাকুয়ামে চলে, যখন প্রিজমে প্রতিটি তরঙ্গদৈর্ঘ্য আলাদা করা যায়। এটি অবশ্যই একটি ভুল উপমা, যেহেতু সাদা আলোতে সমস্ত তরঙ্গদৈর্ঘ্য রয়েছে, তবে উদাহরণটি দেখায় কিভাবেহিগস ক্ষেত্র দ্বারা ভরের সৃষ্টি প্রতিসাম্য ভাঙ্গার কারণে বলে মনে হয়। একটি প্রিজম আলোর বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্যের গতির প্রতিসাম্যকে আলাদা করে ভেঙ্গে দেয় এবং হিগস ক্ষেত্রটি এমন কিছু কণার ভরের প্রতিসাম্যকে ভেঙে দেয় যা অন্যথায় প্রতিসম ভরবিহীন।
কিভাবে হিগস বোসনকে সহজ ভাষায় ব্যাখ্যা করবেন? সম্প্রতি পদার্থবিজ্ঞানীরা বুঝতে পেরেছেন যে হিগস ক্ষেত্রটি যদি সত্যিই বিদ্যমান থাকে, তবে এর অপারেশনের জন্য বৈশিষ্ট্য সহ একটি উপযুক্ত ক্যারিয়ারের উপস্থিতি প্রয়োজন যার কারণে এটি পর্যবেক্ষণ করা যেতে পারে। ধারণা করা হয়েছিল যে এই কণাটি বোসনদের অন্তর্গত। সহজ ভাষায়, হিগস বোসন হল তথাকথিত বাহক বল, ফোটনের মতোই, যা মহাবিশ্বের তড়িৎ চৌম্বক ক্ষেত্রের বাহক। ফোটন, এক অর্থে, এর স্থানীয় উত্তেজনা, ঠিক যেমন হিগস বোসন তার ক্ষেত্রের একটি স্থানীয় উত্তেজনা। পদার্থবিদদের দ্বারা প্রত্যাশিত বৈশিষ্ট্য সহ একটি কণার অস্তিত্ব প্রমাণ করা আসলে একটি ক্ষেত্রের অস্তিত্ব সরাসরি প্রমাণ করার সমতুল্য।
পরীক্ষা
অনেক বছরের পরিকল্পনা লার্জ হ্যাড্রন কোলাইডারকে (LHC) হিগস বোসন তত্ত্বের সম্ভাব্য অস্বীকৃতির প্রমাণে পরিণত করার অনুমতি দিয়েছে। অতি-শক্তিশালী ইলেক্ট্রোম্যাগনেটগুলির একটি 27-কিমি রিং চার্জযুক্ত কণাগুলিকে আলোর গতির উল্লেখযোগ্য ভগ্নাংশে ত্বরান্বিত করতে পারে, যার ফলে তাদের উপাদানগুলিতে আলাদা করার জন্য যথেষ্ট শক্তিশালী সংঘর্ষ ঘটায়, সেইসাথে প্রভাবের বিন্দুর চারপাশে স্থান বিকৃত করে। গণনা অনুসারে, পর্যাপ্ত উচ্চ স্তরের সংঘর্ষের শক্তিতে, বোসন চার্জ করা সম্ভব যাতে এটি ক্ষয়প্রাপ্ত হয় এবং এটি হতে পারেদেখব. এই শক্তি এতটাই দুর্দান্ত ছিল যে কেউ কেউ আতঙ্কিত হয়েছিলেন এবং পৃথিবীর শেষের ভবিষ্যদ্বাণী করেছিলেন এবং অন্যদের কল্পনা এতটাই এগিয়ে গিয়েছিল যে হিগস বোসন আবিষ্কারকে একটি বিকল্প মাত্রা দেখার সুযোগ হিসাবে বর্ণনা করা হয়েছিল।
চূড়ান্ত নিশ্চিতকরণ
প্রাথমিক পর্যবেক্ষণগুলি প্রকৃতপক্ষে ভবিষ্যদ্বাণীগুলিকে অস্বীকার করেছে বলে মনে হয়েছিল, এবং কণাটির কোনও চিহ্ন খুঁজে পাওয়া যায়নি৷ বিলিয়ন ডলার খরচ করার প্রচারণার সাথে জড়িত কিছু গবেষক এমনকি টেলিভিশনে উপস্থিত হয়েছেন এবং নম্রভাবে এই সত্যটি বলেছেন যে একটি বৈজ্ঞানিক তত্ত্বকে খণ্ডন করা এটি নিশ্চিত করার মতোই গুরুত্বপূর্ণ। কিছু সময় পরে, যাইহোক, পরিমাপগুলি বড় চিত্রের সাথে যোগ করতে শুরু করে এবং 14 মার্চ, 2013 তারিখে, CERN আনুষ্ঠানিকভাবে কণাটির অস্তিত্বের নিশ্চিতকরণ ঘোষণা করে। একাধিক বোসনের অস্তিত্বের পরামর্শ দেওয়ার প্রমাণ রয়েছে, তবে এই ধারণাটি আরও অধ্যয়নের প্রয়োজন৷
CERN কণাটি আবিষ্কারের ঘোষণা দেওয়ার দুই বছর পর, লার্জ হ্যাড্রন কোলাইডারে কর্মরত বিজ্ঞানীরা এটি নিশ্চিত করতে সক্ষম হন। একদিকে, এটি বিজ্ঞানের জন্য একটি বিশাল বিজয়, অন্যদিকে, অনেক বিজ্ঞানী হতাশ হয়েছিলেন। যদি কেউ আশা করে থাকে যে হিগস বোসন এমন একটি কণা যা স্ট্যান্ডার্ড মডেলের বাইরে অদ্ভুত এবং বিস্ময়কর অঞ্চলে নিয়ে যাবে - সুপারসিমেট্রি, ডার্ক ম্যাটার, ডার্ক এনার্জি - তাহলে, দুর্ভাগ্যবশত, এটি ঘটেনি।
নেচার ফিজিক্সে প্রকাশিত একটি গবেষণায় ফার্মিয়নের ক্ষয় নিশ্চিত করা হয়েছে। স্ট্যান্ডার্ড মডেল ভবিষ্যদ্বাণী করে যে, সহজ ভাষায়, বোসনহিগস হল সেই কণা যা ফার্মিয়নকে তাদের ভর দেয়। সিএমএস কোলাইডারের আবিষ্কারক অবশেষে ফার্মিয়ন-ডাউন কোয়ার্ক এবং টাউ লেপটনে তাদের ক্ষয় নিশ্চিত করেছে।
হিগস বোসন সহজ ভাষায়: এটা কি?
এই গবেষণাটি অবশেষে নিশ্চিত করেছে যে এটি কণা পদার্থবিজ্ঞানের স্ট্যান্ডার্ড মডেল দ্বারা ভবিষ্যদ্বাণী করা হিগস বোসন। এটি 125 GeV-এর ভর-শক্তি অঞ্চলে অবস্থিত, কোন স্পিন নেই এবং এটি অনেক হালকা উপাদানে ক্ষয়প্রাপ্ত হতে পারে - ফোটন, ফার্মিয়ন ইত্যাদির জোড়া। এর জন্য ধন্যবাদ, আমরা আত্মবিশ্বাসের সাথে বলতে পারি যে হিগস বোসন, সহজ ভাষায়, একটি কণা যা সবকিছুকে ভর দেয়।
একটি নতুন খোলা উপাদানের ডিফল্ট আচরণে হতাশ। যদি এর ক্ষয় কিছুটা ভিন্ন হয়, তবে এটি ফার্মিয়নগুলির সাথে ভিন্নভাবে সম্পর্কিত হবে এবং গবেষণার নতুন উপায় আবির্ভূত হবে। অন্যদিকে, এর অর্থ হল আমরা স্ট্যান্ডার্ড মডেলের বাইরে এক ধাপও অগ্রসর হইনি, যা মাধ্যাকর্ষণ, অন্ধকার শক্তি, অন্ধকার পদার্থ এবং বাস্তবের অন্যান্য উদ্ভট ঘটনাকে বিবেচনা করে না।
এখন কেউ কেবল অনুমান করতে পারে তাদের কী কারণে হয়েছে৷ সর্বাধিক জনপ্রিয় তত্ত্ব হল সুপারসিমেট্রি, যা বলে যে স্ট্যান্ডার্ড মডেলের প্রতিটি কণার একটি অবিশ্বাস্যভাবে ভারী সুপারপার্টনার রয়েছে (এইভাবে মহাবিশ্বের 23% - অন্ধকার পদার্থ)। কোলাইডারকে আপগ্রেড করা, এর সংঘর্ষের শক্তিকে দ্বিগুণ করে 13 TeV-এ, সম্ভবত এই সুপার পার্টিকেলগুলি সনাক্ত করা সম্ভব করে তুলবে। অন্যথায়, সুপারসিমেট্রিকে LHC-এর আরও শক্তিশালী উত্তরসূরি নির্মাণের জন্য অপেক্ষা করতে হবে।
আরো সম্ভাবনা
তাহলে হিগস বোসনের পরে পদার্থবিদ্যা কেমন হবে? এলএইচসি সম্প্রতি উল্লেখযোগ্য উন্নতির সাথে তার কাজ পুনরায় শুরু করেছে এবং প্রতিপদার্থ থেকে অন্ধকার শক্তি পর্যন্ত সবকিছু দেখতে সক্ষম। এটা বিশ্বাস করা হয় যে ডার্ক ম্যাটার শুধুমাত্র মাধ্যাকর্ষণ এবং ভর সৃষ্টির মাধ্যমে সাধারণ পদার্থের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে এবং হিগস বোসনের তাৎপর্য হল এটি কীভাবে ঘটে তা বোঝার চাবিকাঠি। স্ট্যান্ডার্ড মডেলের প্রধান ত্রুটি হল এটি মহাকর্ষের প্রভাব ব্যাখ্যা করতে পারে না - এই ধরনের মডেলটিকে গ্র্যান্ড ইউনিফাইড থিওরি বলা যেতে পারে - এবং কেউ কেউ বিশ্বাস করেন যে কণা এবং হিগস ক্ষেত্রটি এমন সেতু হতে পারে যা পদার্থবিদরা খুঁজে পেতে মরিয়া।
হিগস বোসনের অস্তিত্ব নিশ্চিত করা হয়েছে, তবে এর সম্পূর্ণ উপলব্ধি এখনও অনেক দূরে। ভবিষ্যতের পরীক্ষাগুলি কি সুপারসিমেট্রি এবং অন্ধকার পদার্থে এর পচনের ধারণাকে খণ্ডন করবে? নাকি তারা হিগস বোসনের বৈশিষ্ট্য সম্পর্কে স্ট্যান্ডার্ড মডেলের ভবিষ্যদ্বাণীর প্রতিটি শেষ বিবরণ নিশ্চিত করবে এবং গবেষণার এই ক্ষেত্রটিকে চিরতরে শেষ করবে?
