বিজ্ঞানীরা প্রোটনের ভেতরের জটিল সম্পর্কগুলোকে চিত্র আকারে দেখাতে সমর্থ হয়েছেন

পদার্থবিদরা সম্প্রতি এমন একটি পদ্ধতি আবিষ্কার করেছেন, যা প্রোটনের ভেতরের জটিল সম্পর্কগুলো (যাকে কোয়ান্টাম এন্ট্যাংগেলমেন্ট বলা হয়) চিত্র আকারে দেখাতে সাহায্য করে। সহজভাবে বললে, প্রোটন হলো একটি ছোট কণা, যা পরমাণুর কেন্দ্রে থাকে। এটি আসলে অতি ছোট কণা, যেমন কোয়ার্ক ও গ্লুয়ন, দিয়ে তৈরি। এই গবেষণায় প্রোটনের ভেতরের এই ছোট কণাগুলোর মধ্যে সম্পর্ক বা সংযোগগুলো আরও ভালোভাবে বোঝার চেষ্টা করা হয়েছে। নতুন পদ্ধতির মাধ্যমে বিজ্ঞানীরা জানতে পেরেছেন, কীভাবে এই কণাগুলো একে অপরের সঙ্গে জটিল উপায়ে জড়িত থাকে এবং একসঙ্গে কাজ করে। এটি আমাদের প্রোটনের গঠন ও তার ভেতরের কার্যপ্রক্রিয়া সম্পর্কে আরও গভীরভাবে জানতে সাহায্য করে।

প্রোটন মূলত কোয়ার্ক এবং গ্লুয়ন নামে দুই প্রকারের মৌলিক কণা দিয়ে গঠিত। এতদিন পর্যন্ত বিজ্ঞানীরা প্রোটনের অভ্যন্তরে কোয়ার্ক এবং গ্লুয়নের একক বৈশিষ্ট্যগুলোর ওপর বেশি মনোযোগ দিয়েছিলেন। কিন্তু সাম্প্রতিক গবেষণায় দেখা গেছে যে, কোয়ার্ক এবং গ্লুয়ন পরস্পরের সঙ্গে কোয়ান্টাম এন্ট্যাংগেলমেন্টের মাধ্যমে সংযুক্ত। এই নতুন দৃষ্টিভঙ্গি প্রোটনকে একটি আরও জটিল এবং গতিশীল সিস্টেম হিসেবে তুলে ধরেছে।

আরো পড়ুন: প্রথমবারের মতো বিজ্ঞানীরা নিউট্রনের ভেতরের গঠন সম্পর্কে বিস্তারিত ধারণা অর্জন করতে সক্ষম হয়েছেন

ব্রুকহেভেন ল্যাবের পদার্থবিদ ঝোউডুনমিং (কং) টু জানিয়েছেন, “এই গবেষণার আগে কেউ প্রোটনের অভ্যন্তরে এন্ট্যাংগেলমেন্ট নিয়ে পরীক্ষামূলক উচ্চ-শক্তির সংঘর্ষ ডেটা বিশ্লেষণ করেনি। এতদিন ধরে আমরা প্রোটনকে কোয়ার্ক এবং গ্লুয়নের একটি সাধারণ সমষ্টি হিসেবে দেখেছি। কিন্তু এখন এন্ট্যাংগেলমেন্টের প্রমাণ আমাদের প্রোটনের গঠন সম্পর্কে এক নতুন ধারণা দিয়েছে।”

গবেষণাটি প্রোটনের অভ্যন্তরে কোয়ার্ক এবং গ্লুয়নের মধ্যে সম্পর্ক বোঝার জন্য কোয়ান্টাম ইনফরমেশন সায়েন্সের ভাষা ও সমীকরণ ব্যবহার করেছে। এই গবেষণার জন্য গবেষকরা ইলেকট্রন-প্রোটন সংঘর্ষ থেকে উদ্ভূত ডেটা বিশ্লেষণ করেন। এই সংঘর্ষগুলোর মাধ্যমে প্রোটনের অভ্যন্তরে কোয়ার্ক এবং গ্লুয়নের বৈশিষ্ট্য বোঝা যায়। অতীতেও ইলেকট্রন-প্রোটন সংঘর্ষ গবেষণার জন্য ব্যবহৃত হয়েছে, যেমন জার্মানির হামবুর্গে অবস্থিত হেরা কণাগতি সংঘর্ষকারী মেশিনে ১৯৯২ থেকে ২০০৭ সালের মধ্যে। ভবিষ্যতে এই ধরনের গবেষণা ইলেকট্রন-আইয়ন কোলাইডার (EIC)-এও পরিচালিত হবে, যা ২০৩০-এর দশকে ব্রুকহেভেন ল্যাবে চালু হওয়ার কথা।

এই গবেষণায় গবেষকরা একটি গুরুত্বপূর্ণ বিষয় আবিষ্কার করেছেন, যা হলো কোয়ার্ক এবং গ্লুয়নের এন্ট্যাংগেলমেন্ট প্রোটন থেকে নির্গত কণাগুলোর বিখণ্ডন বা অস্থিতিশীলতা নির্দেশ করতে পারে। একে ‘এন্ট্রপি’ বা বিশৃঙ্খলা বলা হয়। উদাহরণস্বরূপ, একটি এলোমেলো ঘরের মতো যেখানে সব কিছু ছড়িয়ে-ছিটিয়ে থাকে, তখন সেই ঘরের এন্ট্রপি বেশি হয়। একইভাবে, যদি কোয়ার্ক এবং গ্লুয়নগুলি এন্ট্যাংগেল্ড অবস্থায় থাকে, তবে সংঘর্ষ থেকে উৎপন্ন কণাগুলোর বিতরণও এলোমেলো বা বেশি এন্ট্রপি-যুক্ত হবে। গবেষণার সমীকরণ অনুসারে, প্রোটনের অভ্যন্তরে কোয়ার্ক এবং গ্লুয়নের সর্বাধিক এন্ট্যাংগেলমেন্ট একটি নির্দিষ্ট সম্পর্ক তৈরি করে, যা সংঘর্ষ থেকে উৎপন্ন কণার এন্ট্রপি নির্ধারণ করতে সাহায্য করে।

গবেষণার প্রধান তাত্ত্বিক ড. দিমিত্রি খারজিভ বলেছেন, “আমরা এই সম্পর্ককে পরীক্ষা করার জন্য পরীক্ষামূলক ডেটা ব্যবহার করেছি।” প্রথমে গবেষকরা সিইআরএন’র লার্জ হ্যাড্রন কোলাইডারে প্রোটন-প্রোটন সংঘর্ষের ডেটা বিশ্লেষণ করেন। পরে তারা ইলেকট্রন-প্রোটন সংঘর্ষ থেকে আরও ‘পরিষ্কার’ ডেটা বিশ্লেষণ করতে আগ্রহী হন। ২০০৬-২০০৭ সালের হেরা ডেটা বিশ্লেষণ করে দেখা গেছে যে, সংঘর্ষ থেকে উৎপন্ন কণাগুলোর বৈচিত্র্য এবং উৎপত্তিস্থলের কোণ অনুসারে পরিবর্তনের সঙ্গে গবেষণার পূর্বাভাস মিলে যায়।

এই গবেষণার ফলাফল দেখিয়েছে যে প্রোটনের অভ্যন্তরে কোয়ার্ক এবং গ্লুয়নের সর্বাধিক এন্ট্যাংগেলমেন্ট উপস্থিত রয়েছে। এটি কোয়ার্ক এবং গ্লুয়নের মধ্যে শক্তিশালী পারস্পরিক ক্রিয়ার একটি প্রমাণ, যা প্রোটনের অভ্যন্তরে এই কণাগুলোর সংযুক্তি বজায় রাখে।

গবেষণাটি শুধু প্রোটনের গঠন সম্পর্কে নয়, বরং নিউক্লিয়ার ফিজিক্সের আরও বড় প্রশ্নের উত্তর খুঁজতেও সাহায্য করবে। উদাহরণস্বরূপ, একটি বৃহত্তর নিউক্লিয়াসের অংশ হিসেবে প্রোটনের বৈশিষ্ট্য কীভাবে পরিবর্তিত হয়, তা বোঝা যাবে। গবেষকরা মনে করেন, ইলেকট্রন-আইয়ন কোলাইডার এই বিষয়ে আরও গভীর তথ্য সরবরাহ করবে।

ড. খারজিভ বলেন, “কোয়ার্ক এবং গ্লুয়নের এন্ট্যাংগেলমেন্টের আবিষ্কার তাদের শক্তিশালী পারস্পরিক ক্রিয়ার প্রকৃতিকে আরও ভালভাবে বোঝায়। এটি কোয়ার্ক এবং গ্লুয়নকে প্রোটনের অভ্যন্তরে সীমাবদ্ধ রাখার পেছনের কারণ ব্যাখ্যা করতে পারে।”

গবেষণার ফলাফলগুলো জার্নাল ‘রিপোর্টস অন প্রোগ্রেস ইন ফিজিক্স’-এ প্রকাশিত হয়েছে। গবেষণার এই সফলতা প্রোটনের অভ্যন্তরে কোয়ান্টাম এন্ট্যাংগেলমেন্টের নতুন দিগন্ত উন্মোচন করেছে এবং এটি ভবিষ্যতের গবেষণার জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ ভিত্তি হিসেবে কাজ করবে। এই গবেষণা ভবিষ্যতে বিজ্ঞানীদের মহাবিশ্বের সূক্ষ্ম জটিলতা এবং মৌলিক কাঠামো আরও গভীরভাবে বুঝতে সাহায্য করবে। এটি কেবলমাত্র পদার্থবিদ্যার জন্য নয়, বরং প্রযুক্তি এবং অন্যান্য বৈজ্ঞানিক ক্ষেত্রেও গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রাখবে।

কোয়ান্টাম এন্ট্যাংগেলমেন্টের মাধ্যমে প্রোটনের গঠন ও কার্যক্রম সম্পর্কে এই নতুন জ্ঞান ভবিষ্যতের গবেষণা ও উন্নয়নের নতুন দিক উন্মোচন করবে।