অতিপ্রতিসাম্যের রহস্য এবং প্রতিসাম্যের লুকানো শক্তি

আধুনিক পদার্থবিদ্যায় এক ধরণের প্রতিসাম্য সহ স্থিরকরণ যারা এই বিষয়টির সাথে খুব একটা যোগাযোগ করেন না তাদের কাছে এটি আকর্ষণীয়। আপনি উপ-পরমাণু কণা, ছায়াপথ, অথবা এক গ্লাস ওয়াইন সম্পর্কে কথা বলুন না কেন, পদার্থবিদরা বারবার প্রতিসাম্যের দিকে ফিরে যান যেন তারা মহাবিশ্ব বোঝার জন্য একটি কম্পাস। এবং, সত্যি বলতে, তারা তাই।

প্রায়শই বলা হয়, অর্ধেক মজা করে, অর্ধেক গম্ভীরভাবে, যদি আমরা সত্যিই বুঝতে পারি প্রতিসাম্য কোথা থেকে আসে? আমরা বাস্তবতার গভীরতম রহস্যগুলো বুঝতে পারি। এই বাক্যাংশের পিছনে লুকিয়ে আছে খুবই গুরুতর কিছু: মহাবিশ্বকে নিয়ন্ত্রণকারী আইনের একটি বড় অংশ, শক্তি সংরক্ষণ থেকে শুরু করে অন্ধকার পদার্থ সম্পর্কে অনুমান পর্যন্ত, প্রতিসাম্যের ভাষায় এবং আরও এক ধাপ এগিয়ে, অতিপ্রতিসাম্যের ভাষায় লেখা।

পদার্থবিদ্যায় প্রতিসাম্য বলতে আমরা কী বুঝি?

দৈনন্দিন ভাষায়, যখন আমরা প্রতিসাম্য সম্পর্কে কথা বলি, তখন আমরা এমন কিছু ভাবি যা মানুষের শরীরের মতোই দৃশ্যমান এবং সুষমযদি আমরা তিল, দাগ এবং ছোটখাটো ত্রুটিগুলিকে উপেক্ষা করি, তাহলে আমাদের বাম এবং ডান দিকগুলি অসাধারণভাবে একই রকম দেখাবে। আপনি যদি একটি আয়নার সামনে একটি ক্যামেরা রাখেন এবং এটি সঠিকভাবে ফ্রেম করেন, তাহলে আপনার প্রতিফলনের ছবি এবং আপনার সরাসরি ছবি কার্যত আলাদা করা যাবে না। আয়নাটি একটি খুব নির্দিষ্ট ক্রিয়া সম্পাদন করছে: এটি বাম এবং ডানে অদলবদল করে, তবুও ফলাফল একই রকম দেখায়।

আরেকটি দৈনন্দিন উদাহরণ হল একটি সুসজ্জিত ওয়াইন গ্লাস। যদি আপনি এটি টেবিলের উপর রাখেন এবং এটিকে তার উল্লম্ব অক্ষের উপর ঘোরান, এর চেহারা অপরিবর্তিত রয়েছে যেকোনো ঘূর্ণনের কোণের জন্য। যদি কেউ ঘরে প্রবেশ করে, এটি উল্টে দেয়, এবং আপনি পরে ফিরে আসেন, তাহলে কেবল এটি দেখেই আপনি বলতে পারবেন না যে কাচটি ঘোরানো হয়েছে কিনা। পর্যবেক্ষকের কাছে, ঘূর্ণনের আগে এবং পরে সিস্টেমটি একই রকম।

পদার্থবিদ্যায়, এই উদাহরণগুলিকে আনুষ্ঠানিকভাবে বলা হয় যে, একটি প্রতিসাম্য হল এমন একটি ক্রিয়া যা, যখন একটি সিস্টেমে প্রয়োগ করা হয়, এটি তার মৌলিক বৈশিষ্ট্য পরিবর্তন করে নাপ্রথম ক্ষেত্রে, আমরা প্যারিটি সিমেট্রি (বাম-ডান বিনিময়) সম্পর্কে কথা বলছি, দ্বিতীয় ক্ষেত্রে, নলাকার বা ঘূর্ণন সিমেট্রি। কৌশলটি হল কোন রূপান্তরগুলি “নিরাপদ” তা চিহ্নিত করা, অর্থাৎ, কোনগুলি সিস্টেমের বর্ণনাকারী সমীকরণগুলিকে অক্ষত রাখে।

এই ধারণাটি দৃশ্যমানতার অনেক বাইরে। গাণিতিক রাশিতেও প্রতিসাম্য নিয়ে আলোচনা করা হয় যখন, একটি নির্দিষ্ট রূপান্তরের পরে (উদাহরণস্বরূপ, একটি চলককে তার ঋণাত্মকে পরিবর্তন করা বা একটি স্থানাঙ্ক ব্যবস্থা ঘোরানো), ফলাফল সূত্রটি মূল সূত্রের সাথে মিলে যায়আধুনিক গণিতে, প্রতিসাম্যগুলিকে অত্যন্ত পরিমার্জিত কাঠামো (গ্রুপ, উপস্থাপনা, লাই বীজগণিত, ইত্যাদি) দ্বারা বর্ণনা করা হয় যা পদার্থবিদদের জন্য অপরিহার্য হাতিয়ার হয়ে উঠেছে।

প্রতিসাম্য সনাক্তকরণ কোনও নান্দনিক বাতিক নয়। এটি হল একটি সিস্টেমের পর্যবেক্ষণযোগ্য ফলাফল পরিবর্তন না করেই আমরা কী ধরণের ক্রিয়াকলাপ সম্পাদন করতে পারি তা জানার উপায়। বাস্তবে, এটি সমস্যার জটিলতাকে অনেকাংশে হ্রাস করে, কারণ এটি তাৎক্ষণিকভাবে অনেক সম্ভাবনা বাতিল করে দেয়। যা ঐ প্রতিসাম্যের সাথে বেমানান হবে।

আধুনিক পদার্থবিদ্যায় প্রতিসাম্য কেন নিয়ম করে?

কল্পনা করুন আপনি এমন একটি পৃথিবীর জন্য একটি ভৌত ​​তত্ত্ব তৈরি করতে চান যা একটি নিখুঁত গোলক। স্বজ্ঞাতভাবে, আপনি জানেন যে সেই গোলকের যেকোনো ঘূর্ণন সবকিছুকে একই রাখে: কোন বিশেষাধিকার বিন্দু নেইযদি পদার্থবিদ্যার সূত্রগুলি গোলকের নির্দিষ্ট অবস্থানের উপর নির্ভর করত, তাহলে পরীক্ষার মাধ্যমে একটি বিন্দু থেকে অন্য বিন্দুকে আলাদা করা যেত, এবং প্রতিসাম্য ভেঙে যেত। অতএব, আপনি যে সমীকরণগুলি লিখবেন তা বিন্দুগুলির মধ্যে পার্থক্য করতে পারে না; তাদের অবশ্যই এই প্রতিসাম্যকে সম্মান করতে হবে।

এই ধরণের যুক্তি বর্তমান পদার্থবিদ্যার সকল স্তরেই বিস্তৃত। স্ট্যান্ডার্ড মডেল, যা প্রাথমিক কণা এবং তাদের মিথস্ক্রিয়া (ধ্রুপদী মাধ্যাকর্ষণ ব্যতীত) বর্ণনা করে, আক্ষরিক অর্থেই নির্মিত। বিমূর্ত প্রতিসাম্যের সেটে যা কণাগুলিকে একে অপরের সাথে সম্পর্কিত করে এবং তাদের মিথস্ক্রিয়ার ধরণকে সীমাবদ্ধ করে। তত্ত্বকে অলংকৃত করার জন্য শেষে প্রতিসাম্য যোগ করা হয় না; তারাই মডেলের একেবারে কঙ্কাল।

সাধারণ আপেক্ষিকতার ক্ষেত্রেও একই রকম কিছু ঘটে, কিন্তু ভিন্ন প্রতিসাম্যের সাথে। আইনস্টাইনের তত্ত্ব এই ধারণার উপর ভিত্তি করে তৈরি যে ভৌত আইনগুলিকে যেকোনো যুক্তিসঙ্গতভাবে চলমান রেফারেন্স ফ্রেমে বৈধ হতে হবে, যা একটিতে অনুবাদ করে স্থানকালের কিছু নির্দিষ্ট রূপান্তরের অধীনে অপরিবর্তনীয়তাআবার, প্রতিসাম্য কেবল একটি কৌতূহল নয়, বরং ধারাবাহিকতার জন্য একটি প্রয়োজনীয়তা।

একজন পদার্থবিজ্ঞানীর দৈনন্দিন কাজে, এটি এক ধরণের নীতিবাক্যে রূপান্তরিত হয়: “সবকিছুই চলে না।” সম্ভাব্য তত্ত্বগুলি বাতিল করার জন্য এবং নতুন তত্ত্বগুলি ডিজাইন করার জন্য প্রতিসাম্যগুলি একটি নির্মম কার্যকর নির্দেশিকা হিসাবে কাজ করে। স্ট্যান্ডার্ড মডেলের বাইরে পদার্থবিদ্যার অনেক প্রস্তাব, গ্র্যান্ড ইউনিফাইড তত্ত্ব থেকে শুরু করে কোয়ান্টাম মাধ্যাকর্ষণের মডেল পর্যন্ত, আরও প্রতিসাম্য দাবি করার মাধ্যমে, অথবা খুব নিয়ন্ত্রিত উপায়ে সেগুলিকে ভেঙে ফেলার মাধ্যমেই উদ্ভূত হয়।

নোথারের উপপাদ্য: প্রতিসাম্য এবং সংরক্ষণের মধ্যে সেতুবন্ধন

বিংশ শতাব্দীর শুরুতে, জার্মান গণিতবিদ এমি নোথার এমন একটি ফলাফল তৈরি করেছিলেন যা অনেকেই মনে করেন তাত্ত্বিক পদার্থবিদ্যার সবচেয়ে গভীর রত্নগুলির মধ্যে একটিতার উপপাদ্য প্রতিসাম্য এবং সংরক্ষিত পরিমাণের মধ্যে একটি সরাসরি সংযোগ স্থাপন করে। সহজ কথায় বলতে গেলে: যখনই কোন তত্ত্বের একটি অবিচ্ছিন্ন প্রতিসাম্য থাকে, তখন সময়ের সাথে সাথে স্থির থাকা একটি পরিমাণ তার সাথে যুক্ত বলে মনে হয়।

উদাহরণস্বরূপ, শক্তি সংরক্ষণ সম্পর্কিত সময়ের স্থানচ্যুতির সাপেক্ষে প্রতিসাম্যযদি পদার্থবিজ্ঞানের সূত্রগুলি একদিন থেকে পরের দিন পরিবর্তিত না হয় (অর্থাৎ, আজ এবং আগামীকাল একই থাকে), তাহলে একটি বিচ্ছিন্ন ব্যবস্থার মোট শক্তি সংরক্ষণ করা হয়। রৈখিক ভরবেগের সংরক্ষণ মহাকাশে অনুবাদমূলক প্রতিসাম্যের সাথে সম্পর্কিত: যদি পুরো পরীক্ষাটি কয়েক মিটার সরানো তার ফলাফল পরিবর্তন না করে, তবে ভরবেগ স্থির থাকে।

কৌণিক ভরবেগের ক্ষেত্রেও একই রকম কিছু ঘটে, যা এর সাথে যুক্ত ঘূর্ণন প্রতিসাম্যযদি পুরো সিস্টেমকে ঘোরানোর ফলে এর ভৌত বৈশিষ্ট্য পরিবর্তন না হয়, তাহলে মোট কৌণিক ভরবেগ পরিবর্তন হয় না। এবং অন্যান্য সংরক্ষিত পরিমাণের ক্ষেত্রেও, যেমন বৈদ্যুতিক চার্জ, যা আরও বিমূর্ত অভ্যন্তরীণ প্রতিসাম্যের সাথে সঙ্গতিপূর্ণ।

নোথারের উপপাদ্যের অবিশ্বাস্য দিক হলো, এটি আমাদেরকে একটি তত্ত্বের সমস্ত সমীকরণ সমাধান না করেই শক্তিশালী তথ্য বের করতে সাহায্য করে। কেবল এর প্রতিসাম্য সনাক্ত করলেই বোঝা যায় কোন পরিমাণগুলি অপরিবর্তিত রয়েছে। এই কৌশলটি ধ্রুপদী বলবিদ্যা থেকে শুরু করে কোয়ান্টাম ফিল্ড ফিজিক্স পর্যন্ত প্রযোজ্য, এবং এর সম্মুখীন প্রতিটি শিক্ষার্থী একটি ছোট ধাক্কা অনুভব করে: মনে হচ্ছে হঠাৎ করেই খুব গভীর একটা সত্য বেরিয়ে আসে। মহাবিশ্ব কীভাবে সংগঠিত তা সম্পর্কে।

বোসন এবং ফার্মিয়ন: দুটি সম্পূর্ণ ভিন্ন পরিবার

যখন আমরা অনেক কণা বিশিষ্ট সিস্টেমের কোয়ান্টাম মেকানিক্সের দিকে এগিয়ে যাই, তখন আমরা দুটি প্রধান ধরণের সম্মুখীন হই: ফার্মিয়ন এবং বোসনএই শ্রেণীবিভাগ ইচ্ছামত নয়; এটি কণার একটি অন্তর্নিহিত বৈশিষ্ট্যের সাথে যুক্ত যাকে বলা হয় স্পিন, যা কোয়ান্টাম কৌণিক ভরবেগের সাথে সম্পর্কিত।

ফার্মিয়নগুলির (যেমন ইলেকট্রন, প্রোটন, অথবা নিউট্রন) অর্ধ-পূর্ণসংখ্যার স্পিন (১/২, ৩/২, ইত্যাদি) থাকে এবং তারা পাউলি বর্জন নীতি মেনে চলে। এর অর্থ হল তারা ঠিক একই কোয়ান্টাম অবস্থা ভাগ করতে পারে নাবাস্তবে, এর অর্থ হল তারা তাদের সমস্ত বৈশিষ্ট্য একই রকম রেখে “স্তূপীকৃত হতে পছন্দ করে না”। এই সহজ নিয়মটি পরমাণুর গঠন থেকে শুরু করে আমরা প্রতিদিন যে পদার্থ স্পর্শ করি তার স্থিতিশীলতা পর্যন্ত সবকিছু ব্যাখ্যা করে।

অন্যদিকে, বোসনগুলির পূর্ণসংখ্যা স্পিন (0, 1, 2…) থাকে এবং তারা অনেক বেশি সামাজিক হয়। তারা সমস্যা ছাড়াই একই কোয়ান্টাম অবস্থা দখল করতে পারে। আসলে, কিছু সিস্টেমে, সমস্ত বোসনিক কণা একই অবস্থায় শেষ হয়যেমনটি লেজার বা বোস-আইনস্টাইন ঘনীভূত পদার্থে ঘটে। ফোটন, হিগস বোসন, বা পাইয়ন হল বোসনের উদাহরণ যা আমরা পরীক্ষাগারে ভালোভাবে জানি।

যৌথ আচরণের এই পার্থক্যের ফলে ফার্মিয়ন এবং বোসন দুটি পৃথক জগতের মতো মনে হয়। একটি “পদার্থ” তৈরি করে (সাধারণভাবে ইলেকট্রন, কোয়ার্ক, লেপটন), অন্যদিকে অন্যটি সাধারণত এর জন্য দায়ী মৌলিক মিথস্ক্রিয়াগুলির মধ্যস্থতা করুন (তড়িৎচুম্বকত্বের জন্য ফোটন, শক্তিশালী মিথস্ক্রিয়ার জন্য গ্লুয়ন ইত্যাদি)। তাদের মধ্যে খুব বেশি মিল আছে বলে মনে হয় না… যদি না তাদের মধ্যে একটি গভীর প্রতিসাম্য থাকে।

আর সেখানেই সুপারসিমেট্রির বিষয়টি কার্যকর হয়, এমন একটি ধারণা যা ইঙ্গিত দেয় যে, সম্ভবত, ফার্মিয়ন এবং বোসন একই মুদ্রার দুটি দিক, আরও সূক্ষ্ম রূপান্তরের মাধ্যমে সংযুক্ত।

সাধারণ প্রতিসাম্য থেকে অতিপ্রতিসাম্য পর্যন্ত

১৯৬০ এবং ৭০ এর দশক থেকে, তাত্ত্বিক পদার্থবিদরা ভাবতে শুরু করেছিলেন যে কল্পনা করা সম্ভব কিনা নতুন প্রতিসাম্য যা অতিক্রম করেছে স্ট্যান্ডার্ড মডেলে ইতিমধ্যেই পরিচিতদের মধ্যে। যদি সাধারণ প্রতিসাম্যগুলি তত্ত্ব তৈরির জন্য এত কার্যকর প্রমাণিত হয়ে থাকে, তাহলে কেন এই ধারণার একটি বর্ধিত সংস্করণ থাকতে পারে যা সরাসরি ফার্মিয়ন এবং বোসনের সাথে সম্পর্কিত?

ঐতিহাসিকভাবে, এর আগে কিছু খুব আকর্ষণীয় পদক্ষেপ ছিল। জাপানি পদার্থবিদ হিরোনারি মিয়াজাওয়া এক ধরণের প্রস্তাব করেছিলেন হ্যাড্রোনিক সুপারসিমেট্রি বেরিয়ন (প্রোটন এবং নিউট্রনের মতো যৌগিক ফার্মিয়ন) এবং মেসন (বোসনিক হ্যাড্রন) এর মধ্যে। এই সম্পর্কগুলি বর্ণনা করার জন্য, তিনি গাণিতিক কাঠামোর প্রবর্তন করেছিলেন যা আজ আমরা SU(3|3) ধরণের সুপারএলজেব্রা হিসাবে চিহ্নিত করব, এমনকি সেই আধুনিক ভাষাটি এখনও ব্যবহার না করেও।

এর কিছুদিন পরেই, ১৯৭০-এর দশকের গোড়ার দিকে, বেশ কয়েকটি দল দ্বৈত মডেল এবং প্রাথমিক স্ট্রিং তত্ত্ব নিয়ে কাজ করে। গারভাইস এবং সাকিতা তাদের নামকরণ করা “সুপারগেজ” রূপান্তর, বর্তমান অতিপ্রতিসম রূপান্তরের সরাসরি পূর্বসূরী। সমান্তরালভাবে, গলফ্যান্ড এবং লিখটম্যান পয়ঙ্কেরে বীজগণিতকে (যা আপেক্ষিক স্থানকালের মৌলিক প্রতিসাম্য বর্ণনা করে) একটি “গ্রেডেড” সংস্করণে প্রসারিত করেছিলেন, যেখানে বোসনিক এবং ফার্মিওনিক ডিগ্রী স্বাধীনতা মিশ্রিত জেনারেটর অন্তর্ভুক্ত ছিল।

নির্দিষ্ট মডেলগুলিও আবির্ভূত হয়েছিল, যেমন ভলকভ এবং আকুলভ, যা অরৈখিক সুপারসিমেট্রির সাথে যুক্ত একটি স্পিন 3/2 ফার্মিয়নের ভবিষ্যদ্বাণী করেছিল। কিন্তু 1973 সালে ওয়েস এবং জুমিনো দ্বারা প্রণয়ন করা মডেলটিই সত্যিকার অর্থে পার্থক্য তৈরি করেছিল। যেটি সুপারসিমেট্রিকে একীভূত করার কাজ শেষ করেছে কোয়ান্টাম ফিল্ড তত্ত্বের কাঠামোর একটি গুরুতর এবং নিয়মতান্ত্রিক সম্প্রসারণ হিসেবে। ১৯৭৪ সাল থেকে, ধারণাটি ত্বরান্বিত হয় এবং স্বাভাবিকভাবেই নতুন একীভূত স্ট্যান্ডার্ড মডেলকে সম্প্রসারণের প্রচেষ্টায় একত্রিত হতে শুরু করে।

আরও দূরবর্তী “প্রাগৈতিহাসিক” আছে: ১৯৩৭ সালে, উইগনার পয়ঙ্কারে গ্রুপের অপরিবর্তনীয় উপস্থাপনাগুলিকে শ্রেণীবদ্ধ করেছিলেন এবং পূর্ণসংখ্যা এবং অর্ধ-পূর্ণসংখ্যার হেলিসিটির অসীম টাওয়ার সহ গাণিতিক কাঠামো খুঁজে পেয়েছিলেন। এই উপস্থাপনাগুলি, যা সেই সময়ে কোনও ভৌত প্রয়োগ ছাড়াই বিদেশী বস্তুর মতো মনে হয়েছিল, পরিণত হয়েছিল স্বাভাবিকভাবেই অতিপ্রতিসম ধারণার সাথে সম্পর্কিতযদিও দশকের পর দশক ধরে কেউ এটি দেখতে পায়নি।

সুপারসিমেট্রি আসলে কী প্রস্তাব করে?

তার সবচেয়ে মৌলিক আকারে, সুপারসিমেট্রি (সংক্ষেপে SUSY) নিম্নলিখিতটি বলে: প্রতিটি পরিচিত কণার সাথে অবশ্যই মিল থাকতে হবে একটি অতি-প্রতিসম অংশীদার একই অভ্যন্তরীণ বৈশিষ্ট্যের সেট (চার্জ, পরিবর্তিত স্পিন, ইত্যাদি) সহ কিন্তু বিনিময়যোগ্য বোসনিক বা ফার্মিওনিক প্রকৃতির সাথে।

সুতরাং, স্ট্যান্ডার্ড মডেলের প্রতিটি ফার্মিয়ন একটি সুপারসিমেট্রিক বোসনের সাথে যুক্ত এবং এর বিপরীতে। উদাহরণস্বরূপ, ইলেকট্রনের একটি অংশীদার থাকবে যার নাম সিলেক্ট্রন, যা খুব অনুরূপ বৈশিষ্ট্য সহ একটি বোসনের মতো আচরণ করবে, স্পিন ধরণের মূল পরিবর্তন ব্যতীত। একইভাবে, কোয়ার্কগুলিকে স্কোয়ার্কের সাথে জোড়া লাগানো হবে, এবং গ্লুয়নের মতো বোসনগুলির সাথে গ্লুইনো নামক একটি ফার্মিয়ন থাকবেফোটনগুলি ফোটিনোর সাথে, গ্র্যাভিটনগুলি গ্র্যাভিটিনোর সাথে, এবং আরও অনেক কিছু প্রাসঙ্গিক কণার সম্পূর্ণ ক্যাটালগের সাথে যুক্ত হবে।

যদি প্রতিসাম্য নিখুঁত হত, তাহলে প্রতিটি জোড়ার ভর একই হত, যার অর্থ পরীক্ষায় আমরা সর্বদা কণা এবং তার অতিপ্রতিসম অংশীদারকে কোনও অসুবিধা ছাড়াই উৎপন্ন হতে দেখতাম। কিন্তু এটি এমন নয়: আজ পর্যন্ত, এই সুপারকণাগুলির কোনওটিই পর্যবেক্ষণ করা হয়নি চূড়ান্তভাবে। তত্ত্বটি রক্ষা করার জন্য, পদার্থবিদরা অতিপ্রতিসাম্য ভাঙনের ধারণাটি প্রবর্তন করেন: মৌলিক সমীকরণগুলিতে প্রতিসাম্য বিদ্যমান, কিন্তু আমাদের মহাবিশ্বে এটি “ভাঙা”, যার ফলে অতিকণার ভর তাদের সাধারণ প্রতিরূপের ভরের তুলনায় অনেক বেশি।

এর মানে হল যে তাদের সনাক্ত করার জন্য অত্যন্ত উচ্চ শক্তির প্রয়োজন, যেমন LHC (লার্জ হ্যাড্রন কোলাইডার) অ্যাক্সিলারেটরে অর্জন করা হয়। অনেক মডেলের মতে, এই সুপারকণাগুলির ভর প্রায় 100 GeV এবং 1 TeV এর মধ্যে থাকা উচিত, একটি শক্তি পরিসীমা যা এটি ATLAS এবং CMS এর মতো পরীক্ষায় অন্বেষণ করা হয়েছে।এখনও পর্যন্ত, এমন কোনও বিশ্বাসযোগ্য প্রমাণ আবির্ভূত হয়নি, যা আমাদের মডেলগুলিকে পরিমার্জন করতে, অনুসন্ধানের পরিধি প্রসারিত করতে বা কিছু অনুমানকে প্রশ্নবিদ্ধ করতে চাপ দিচ্ছে।

সুপারসিমেট্রি কেন এত পদার্থবিদকে উত্তেজিত করে?

সুপারসিমেট্রি কেবল একটি গাণিতিকভাবে সুন্দর গঠন নয়, যদিও এটি অবশ্যই। এর প্রধান আবেদন এটি যে ইঙ্গিতপূর্ণ উত্তরগুলি প্রদান করে তার মধ্যে নিহিত বর্তমান পদার্থবিদ্যার বেশ কিছু উন্মুক্ত সমস্যাসবচেয়ে আলোচিত সমস্যাগুলির মধ্যে একটি হল তথাকথিত শ্রেণিবিন্যাস সমস্যা: কেন দুর্বল মিথস্ক্রিয়া মাধ্যাকর্ষণের তুলনায় এত তীব্র, অথবা, অন্য কথায়, কেন হিগস বোসনের ভর প্ল্যাঙ্ক স্কেলের তুলনায় এত “ছোট”।

সুপারসিমেট্রি ছাড়া, হিগস ভরের কোয়ান্টাম গণনাগুলি অযৌক্তিকভাবে বড় ফলাফল দেয়, পর্যবেক্ষণের সাথে মিল করার জন্য অত্যন্ত সূক্ষ্ম সমন্বয় প্রয়োজন। SUSY-এর মাধ্যমে, এই সংশোধনগুলিতে ফার্মিয়ন এবং বোসনের অবদান আংশিকভাবে বাতিল করা হয়, যা এটি স্বাভাবিকভাবেই সমস্যাটি কমিয়ে দেয়। এবং সংখ্যাগত জাগলিং ছাড়াই হিগস ভরকে উপযুক্ত সীমার মধ্যে রাখতে সাহায্য করে।

আরেকটি শক্তিশালী বিষয় হলো ডার্ক ম্যাটার। মহাজাগতিক পর্যবেক্ষণ থেকে জানা যায় যে মহাবিশ্বের প্রায় ৮৫% পদার্থ এমন এক ধরণের যা এটি আলো নির্গত করে না এবং শোষণও করে না।তবে, এটি ছায়াপথ এবং গুচ্ছের উপর মহাকর্ষীয় প্রভাব ফেলে। স্ট্যান্ডার্ড মডেল এই অন্ধকার পদার্থকে ব্যাখ্যা করার জন্য কোনও ভাল প্রার্থী দেয় না, ভরযুক্ত নিউট্রিনোর বাইরে, যা অপর্যাপ্ত বলে মনে হয়। তবে অনেক সুপারসিমেট্রিক মডেলে, সবচেয়ে হালকা সুপারসিমেট্রিক কণা (LSP) স্থিতিশীল এবং নিরপেক্ষ, এবং একটি অন্ধকার পদার্থ কণার প্রত্যাশিত বৈশিষ্ট্যের সাথে বেশ ভালভাবে খাপ খায়।

অধিকন্তু, অতিপ্রতিসাম্য মৌলিক মিথস্ক্রিয়াগুলির একীকরণকে সহজতর করে। যদি আমরা বিশ্লেষণ করি যে সংযোগকারী ধ্রুবকগুলি (যারা বলের শক্তি পরিমাপ করে) শক্তির সাথে কীভাবে বিকশিত হয়, SUSY ছাড়া একটি মডেলে, তারা পরিষ্কারভাবে ছেদ করে না। একটি মাত্র বিন্দুতে। অতিরিক্ত অতিপ্রতিসাম্যের সাথে, এই বক্ররেখাগুলি খুব উচ্চ শক্তিতে আরও ভালভাবে একত্রিত হওয়ার প্রবণতা রাখে, যা একটি দুর্দান্ত ঐক্যবদ্ধ তত্ত্বের আশা জাগিয়ে তোলে যেখানে তড়িৎচুম্বকত্ব, দুর্বল মিথস্ক্রিয়া এবং শক্তিশালী মিথস্ক্রিয়া চরম শক্তিতে একটি একক বলের প্রকাশ।

পরিশেষে, সুপারসিমেট্রি স্ট্রিং এবং সুপারস্ট্রিং তত্ত্বগুলিতে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে, যা কোয়ান্টাম নিয়মের সাহায্যে মাধ্যাকর্ষণকে বর্ণনা করার চেষ্টা করে, এবং কোয়ান্টাম মাধ্যাকর্ষণ তত্ত্বসুপারসিমেট্রি ছাড়া, স্ট্রিং তত্ত্বগুলি গুরুতর সামঞ্জস্য সমস্যায় ভোগে (ট্যাচিয়ন উত্থান, বিচ্যুতি ইত্যাদি)। এর সাথে, মডেলরা অনেক ভালো আচরণ করে এবং দ্বৈততা এবং গাণিতিক সঙ্গতির সমৃদ্ধ কাঠামো দেখা দেয় যা তাত্ত্বিক পদার্থবিদ্যা এবং গণিতের সমগ্র শাখায় বিপ্লব ঘটিয়েছে।

সমালোচনা, সন্দেহ এবং পরীক্ষা-নিরীক্ষার ভূমিকা

তবে, এটি সবই অদম্য উৎসাহ নয়। তাত্ত্বিক পদার্থবিজ্ঞান সম্প্রদায়ের মধ্যেই, সমালোচনামূলক কণ্ঠস্বর রয়েছে যে, দশকের পর দশক ধরে কাজ করার পরেও, আমরা এখনও কোন সুপার পার্টিকেল দেখিনি। এখন পর্যন্ত নির্মিত সবচেয়ে শক্তিশালী পরীক্ষায়। যতবার আমরা সংকেত না পেয়ে অন্বেষণ করা শক্তির পরিসর প্রসারিত করি, ততবার SUSY-এর কিছু সহজ মডেল কম বিশ্বাসযোগ্য হয়ে ওঠে।

এই বিষয়গুলি সাধারণ জনগণের কাছে কীভাবে উপস্থাপন করা হয় তা নিয়েও বিতর্ক রয়েছে। পাবলিক বক্তৃতা বা ভিডিওগুলিতে, সুপারসিমেট্রিতে প্রবেশের আগে কখনও কখনও খুব মৌলিক পদার্থবিদ্যা পর্যালোচনা করার জন্য অনেক সময় ব্যয় করা হয়, যা ইতিমধ্যেই কিছু পটভূমি জ্ঞান থাকা উৎসাহীদের হতাশ করতে পারে। বিপরীতে, কিছু লোক মনে করে যে কিছু জনপ্রিয়তাবাদী তারা সুপারসিমেট্রি বিক্রি করে যেন এটি একটি প্রতিষ্ঠিত সত্য।, যখন বাস্তবে এটি স্পষ্ট পরীক্ষামূলক নিশ্চিতকরণের অপেক্ষায় একটি কাল্পনিক কাঠামো হিসেবে রয়ে গেছে।

তত্ত্ব এবং পরীক্ষার মধ্যে অসঙ্গতির একটি আকর্ষণীয় উদাহরণ নিউট্রিনোর ক্ষেত্রে পাওয়া যেতে পারে। কয়েক দশক ধরে, ধারণা করা হয়েছিল যে তাদের কোনও ভর নেই, আংশিকভাবে বিভিন্ন মডেলে (কিছু স্ট্রিং তত্ত্ব দ্বারা অনুপ্রাণিত সহ) তাত্ত্বিক সুবিধার জন্য, কিন্তু নিউট্রিনো দোলন পরীক্ষায় প্রমাণিত হয়েছে যে হ্যাঁ, তাদের ভর ছোট কিন্তু শূন্য নয়।এর ফলে মডেলগুলির পর্যালোচনা এবং সম্প্রসারণ বাধ্যতামূলক হয়েছিল এবং এটি আমাদের মনে করিয়ে দেয় যে প্রকৃতিরই সর্বদা শেষ কথা, আমাদের মার্জিত নির্মাণগুলি পছন্দ করুক বা না করুক।

সুপারসিমেট্রির নির্দিষ্ট ক্ষেত্রে, LHC ডেটা অনেক সুপারকণার ন্যূনতম ভরের উপর ক্রমবর্ধমান কঠোর সীমা নির্ধারণ করছে। ব্লক সুপারসিমেট্রি “খণ্ডন করা হয়নি” এমন নয়, বরং এর কিছু সহজ এবং সবচেয়ে আশাবাদী পরিস্থিতি তারা ইতিমধ্যেই বেশ কোণঠাসা।পদার্থবিদরা আরও জটিল সংস্করণ, বিভিন্ন SUSY ব্রেকিং সহ মডেল, অথবা আরও পরিশীলিত এক্সটেনশন অন্বেষণ করে চলেছেন, কিন্তু ভূদৃশ্যটি বিশ বা ত্রিশ বছর আগের তুলনায় কম আরামদায়ক।

অতিপ্রতিসাম্য, অন্ধকার পদার্থ এবং অতিবৃহৎ কৃষ্ণগহ্বর

অন্ধকার পদার্থের প্রশ্নটি অতিপ্রতিসাম্যের সাথে খুবই ইঙ্গিতপূর্ণভাবে ছেদ করে। এই বিষয়টি সম্পর্কে আমরা নিশ্চিতভাবে যা জানি তা হল এর মহাবিশ্বে মহাকর্ষীয় পদচিহ্নগ্যালাকটিক ঘূর্ণন বক্ররেখা, মহাকর্ষীয় লেন্স, বৃহৎ আকারের কাঠামো… কিন্তু আমরা সরাসরি এর কোনও কণা সনাক্ত করতে পারিনি, ভূগর্ভস্থ ডিটেক্টর বা সংঘর্ষকারী যন্ত্রেও নয়।

কিছু সুপারসিমেট্রিক মডেল এই অন্ধকার পদার্থের জন্য খুবই স্বাভাবিক প্রার্থী প্রদান করে, যেমন কিছু দুর্বলভাবে মিথস্ক্রিয়াকারী স্থিতিশীল LSP। যাইহোক, এখনও পর্যন্ত এই কণাগুলি থেকে সংকেত অনুসন্ধানের পরীক্ষা, মহাকাশে হোক বা পরীক্ষাগারে, চূড়ান্ত ফলাফল দেয়নি। পরিস্থিতি সাধারণভাবে SUSY-এর মতোই: পরীক্ষামূলক জানালাগুলো ধীরে ধীরে বন্ধ হয়ে যাচ্ছে।কিন্তু এখনও কিছু বৈকল্পিক কাজ করার জন্য জায়গা আছে।

অন্যদিকে, জ্যোতির্পদার্থবিদ্যা এমন কিছু ঘটনা প্রকাশ করছে যা ধ্রুপদী কাঠামোর মধ্যে মাপসই করা কঠিন। উদাহরণস্বরূপ, জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপ অত্যন্ত প্রাচীন সুপারম্যাসিভ ব্ল্যাক হোল সনাক্ত করেছে, যা প্রায় মহাবিশ্বের মতোই পুরানো। ঐতিহ্যবাহী ধারণা অনুসারে, এই দানবগুলি কোটি কোটি বছর ধরে গ্যাস, তারা এবং অন্যান্য ব্ল্যাক হোল গ্রাস করে এমন ছোট ব্ল্যাক হোল থেকে তৈরি হওয়া উচিত। তবে, পর্যবেক্ষণ করা কিছু ঘটনা মনে হয় তাদের বয়সের তুলনায় অনেক বড়.

এখানেই একটি জোরালো অনুমান আসে: অন্ধকার পদার্থ সরাসরি এই আদিম কৃষ্ণগহ্বরের গঠনকে প্রভাবিত করে। আলেকজান্ডার কুসেনকো এবং তার দলের মতো গবেষকরা প্রস্তাব করেছেন যে, প্রাথমিক মহাবিশ্বে, অন্ধকার পদার্থের উপস্থিতি হাইড্রোজেনের শীতলতাকে বাধাগ্রস্ত করত, নক্ষত্রের স্বাভাবিক গঠনকে বাধাগ্রস্ত করত। পরিবর্তে, গ্যাসের একটি বিশাল, উত্তপ্ত মেঘ হঠাৎ করেই একটি অতিবৃহৎ কৃষ্ণগহ্বরে পতিত হওয়ামধ্যবর্তী নক্ষত্র পর্যায় এড়িয়ে যাওয়া।

সমস্যা হলো গ্যাসটি দ্রুত ঠান্ডা হতে থাকে, বিশেষ করে যখন হাইড্রোজেন অণুগুলি তৈরি হয় এবং দক্ষ “রেডিয়েটার” হিসেবে কাজ করে। প্রয়োজনীয় পরিস্থিতি বজায় রাখার জন্য অন্ধকার পদার্থকে খুব সূক্ষ্ম প্রভাব ফেলতে হবে। এই পরিস্থিতিগুলি অধ্যয়ন করার জন্য তাত্ত্বিক মডেল এবং সিমুলেশন তৈরি করা হচ্ছে, এবং জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপ, ভবিষ্যতের পর্যবেক্ষণাগারগুলির সাথে, গুরুত্বপূর্ণ সূত্র প্রদান করতে পারে। যদি এই অনুমানগুলির কোনওটি নিশ্চিত হয়, ডার্ক ম্যাটার, সুপারসিমেট্রি এবং ব্ল্যাক হোলের মধ্যে সংযোগ এটি আরও সরু হয়ে যেতে পারে।

তবে, আপাতত পরিস্থিতিটি সত্য: আমরা জানি যে অন্ধকার পদার্থের অস্তিত্ব তার মহাকর্ষীয় প্রভাবের কারণে, এটি কী হতে পারে সে সম্পর্কে আমাদের যুক্তিসঙ্গত ধারণা রয়েছে (অনেকগুলি অতিপ্রতিসম ধারণা সহ), এবং আমরা মহাজাগতিক কাঠামো গঠনে এর ভূমিকা সম্পর্কে আকর্ষণীয় সূত্র সংগ্রহ করছি… কিন্তু আমরা এখনও ঘাড় ধরে কংক্রিটের কণা ধরতে পারিনি।স্পষ্ট করে বলতে গেলে।

পদার্থবিদ্যায় প্রতিসাম্য এবং অতিপ্রতিসাম্যের ইতিহাস একত্রিত করে দেখায় যে মহাবিশ্ব কতটা সংগঠিত বলে মনে হয় গভীর নিদর্শনমানবদেহ বা এক গ্লাস ওয়াইন থেকে শুরু করে প্রাথমিক কণা এবং দূরবর্তী কৃষ্ণগহ্বর পর্যন্ত, নোথারের উপপাদ্যের মতো ফলাফলে আনুষ্ঠানিকভাবে প্রতিষ্ঠিত ধ্রুপদী প্রতিসাম্য আমাদের বুঝতে সাহায্য করেছে যে কেন নির্দিষ্ট পরিমাণ সংরক্ষণ করা হয় এবং স্থান ও সময়ের মৌলিক অস্থিরতাকে সম্মান করার জন্য পদার্থবিদ্যার নিয়মগুলি কীভাবে হওয়া উচিত। অতিপ্রতিসাম্য, তার সমস্ত গাণিতিক সৌন্দর্য এবং শ্রেণিবিন্যাস সমস্যা বা অন্ধকার পদার্থের প্রকৃতির মতো রহস্য সমাধানের সম্ভাবনা সহ, একটি চূড়ান্ত পরীক্ষামূলক রায়ের অপেক্ষায় একটি প্রধান তাত্ত্বিক প্রচেষ্টা হিসাবে রয়ে গেছে। এটি চূড়ান্তভাবে নিশ্চিত হোক বা আমাদের আরও সাহসী কাঠামো আবিষ্কার করতে বাধ্য করুক, এটি ইতিমধ্যেই বাস্তবতা সম্পর্কে আমরা কীভাবে চিন্তা করি তার উপর গভীর চিহ্ন রেখে গেছে।

[সম্পর্কিত url=”https://www.cultura10.com/quantum-graveness-theory-maps-tests-and-crossroads/”]