গ্র্যাভিটেশনাল ওয়েভ

First of all, Congratulations LIGO people :D Congratulations Kip Thorne :D I have came to know first about Kip from Interstellar Movie ^_^ These three are the Genius mind of our time! 

এবারের পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল প্রাইজঃ গ্র্যাভিটেশনাল ওয়েভ 

গ্র্যাভিটেশনাল ওয়েভের অস্তিত্ব প্রমান করার জন্য Rainer Weiss, Kip Thorne এবং Barry Barish- এই তিনজনকে পদার্থবিজ্ঞানে এ বছর ২০১৭ সালের নোবেল প্রাইজ দেওয়া হয়েছে। লেখাটিতে বলেছিলাম “এবার পদার্থবিজ্ঞান নোবেল প্রাইজের বিষয় গ্র্যাভিটেশনাল ওয়েভ (আমি নোবেল প্রাইজ দেই না, এবং রয়েল সুইডিশ একাডেমী অফ সাইন্সেস নোবেল পুরষ্কার দেওয়ার আগে আমার সঙ্গে পরামর্শও করে না)”। আজ মনে হচ্ছে নোবেল কমিটি আমাকে ফেইস বুকে ফলো করে, কারণ আমার লেখার শেষ লাইনটি। তবে আমার লেখা ওদের বুঝতে এক বছর সময় লেগেছে, আমার লেখা আবার উচ্চমার্গের কি না! Uncut এবং unedited লেখাটি কমেন্টে দেয়া হল] . দুই হাজার তের সালে Peter W. Higgs এবং François Englert পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল প্রাইজ পান। তারা উনিশ শ চৌষট্টি সালের দিকে হিগস বোসনের কথা গাণিতিক ভাবে বলেছিলেন, যা ধরা পড়ে উনিশশ তের সালের গোরার দিকে। এর পর আর সন্দেহ থাকে না দু’হাজার তের সালে কারা নোবেল প্রাইজ পাবেন। . ঢাকা বিশ্ববিদ্যালয়ে থাকা কালে এস এন বোস এবং এ আইনস্টাইনের গাণিতিক ভাবে পদার্থের একটি বিশেষ অবস্থার কথা ঘোষণা করে, যা বোস-আইনস্টাইন কনডেনসেট নামে পরিচিতি। এই বোস-আইনস্টাইন কনডেনসেট ল্যাবে ধরা পড়ে উনিশ শ পচানব্বই সালে। এজন্য দু’হাজার এক সালে Eric A. Cornell, Wolfgang Ketterle এবং Carl E. Wiemanনোবেল প্রাইজ পান। 

এবার পদার্থবিজ্ঞান নোবেল প্রাইজের বিষয় গ্র্যাভিটেশনাল ওয়েভ (আমি নোবেল প্রাইজ দেই না, এবং রয়েল সুইডিশ একাডেমী অফ সাইন্সেস নোবেল পুরষ্কার দেওয়ার আগে আমার সঙ্গে পরামর্শও করে না)। . আইনস্টাইনের জেনারেল রিলেটিভিটির অনেক কিছুই আগে প্রমাণ করা হয়েছে। একটি খুব বড় জিনিষ প্রমাণের অপেক্ষায় ছিল, আর তা হল গ্র্যাভিটেশনাল ওয়েভ। তিনি উনিশ শ ষোল সালের দিকে তিনি গ্র্যাভিটেশনাল ওয়েভের কথা বলেন, যার তীব্রতা খুবই খুবই কম। মাত্র কিছুদিন আগে এর অস্তিত্ব ধরা পড়ে। ধরা পড়া মাত্র অ্যামেরিকার ফিজিক্যাল সোসায়িটির জার্নালে একটি আর্টিকেল প্রকাশের জন্য পাঠানো হয়, অত্যন্ত উচু মানের কাজই এই জার্নালে প্রকাশ হয়ে থাকে। এর জন্য সময় দরকার, আর্টিকেল ছাপানোর ব্যাপারে দুজন বিজ্ঞানীর মত চাওয়া হয়, এবং এতে বেশ সময় লাগে। কিন্তু গ্র্যাভিটেশনাল ওয়েভ-এর আর্টিকেল জার্নাল কর্তৃপক্ষ হাতে পায় এ বছরের জানুয়ারির একুশ তারিখে এবং প্রকাশ করেছে ফেব্রুয়ারির এগার তারিখে। এতে একটি জিনিষই প্রমাণ হয়, সবাই বসে ছিল গ্র্যাভিটেশনাল ওয়েভ-এর অপেক্ষায়। . গ্র্যাভিটেশনাল ওয়েভ এক ধরনের আড় তরঙ্গ যা আলোর বেগে চলে। প্রচণ্ড গতিতে অত্যন্ত ভারি (সূর্যের চেয়ে অনেক ভারি) দুটো বস্তু ঘুরতে ঘুরতে এক হয়ে গেলে প্রচুর পরিমাণে শক্তি গ্র্যাভিটেশনাল ওয়েভ আকারে নির্গত হয়। বেশ শক্তিশালী গ্র্যাভিটেশনাল ওয়েভ পাওয়া যাওয়ার কথা, যদি দুটো ব্ল্যাক হোল খুব কাছাকাছি থেকে প্রচণ্ড গতিতে ঘুরপাক খেয়ে খেয়ে খুব দ্রুত একটি ব্ল্যাক হোলে পরিণত হয়। ঠিক এরকম একটি ঘটনা থেকেই বিজ্ঞানীরা গ্র্যাভিটেশনাল ওয়েভের অস্তিত্ব প্রমাণ করেন। এর আগে দুটো ব্ল্যাক হোলকে নিজেদের চারদিকে ঘুরপাক খেতে দেখা যায় নি, সেদিক থেকে বিজ্ঞানীরা শুধু গ্র্যাভিটেশনাল ওয়েভের অস্তিত্ব প্রমাণ করেছেন তাই নয়, বরং মহাবিশ্বের মাঝে চমকপ্রদ একটি ঘটনা প্রথমবারের মত দেখতে পারেন – দুটো ব্ল্যাক হোলের পাক খেয়ে খেয়ে একটি ব্ল্যাক হোলে পরিণত হওয়া। . ব্ল্যাক হোল কি? ব্ল্যাক হোল হল প্রচণ্ড ভারি একটি নক্ষত্র, যার ব্যাসার্ধ অনেক কম, এবং যেখান থেকে আলোও বেরিয়ে আসতে পারে না। পৃথিবী থেকে উপরের দিকে একটি বস্তু ছুঁড়ে মারলে, বস্তুটি আবার পৃথিবীর দিকে ফিরে আসে, মহাকর্ষ বলের জন্য। কিন্তু প্রতি সেকেন্ডে বারো কিলোমিটারের বেশী বেগে ছুঁড়ে মারলে বস্তুটি পৃথিবীর দিকে আর ফিরে আসবে না। একটি বস্তুকে সূর্যের পৃষ্ঠ থেকে প্রতি সেকেন্ডে ত্রিশ কিলোমিটার বেগে ছুঁড়ে মারলে বস্তুটি সূর্যের দিকে আর ফিরে আসবে না। এই বিশেষ গতি, যে গতির বেশী বেগে একটি বস্তুকে ছুঁড়ে মারলে বস্তুটি সে গ্রহ বা নক্ষত্রের দিকে আর ফিরে আসে না, কে বলে মুক্তি বেগ। মুক্তি বেগ নির্ভর করে ভর এবং ব্যাসার্ধের উপর। ভর বাড়লে এবং ব্যাসার্ধ কমলে মুক্তি বেগ বাড়ে। মহাবিশ্বে কিছু নক্ষত্র আছে যাদের ভর অনেক বেশী এবং ব্যাসার্ধ এত কম যে ওদের মুক্তি বেগ আলোর বেগের চেয়েও বেশী, যার ফলে সেসব নক্ষত্র থেকে আলোও বেরিয়ে আসতে পারে না। এই বিশেষ ধরণের নক্ষত্র, যার ভেতর থেকে আলোও বেড়িয়ে আসতে পারে না, কে ব্ল্যাক হোল বলে। আমাদের পৃথিবীর ব্ল্যাক হোল হতে গেলে এর সাইজ হতে হবে এক সেন্টিমিটারের কাছাকাছি। কিন্তু পৃথিবীর ভরের জন্য এই আকর্ষণ বল সাধ্যের বাইরে, শুধুমাত্র অনেক বড় নক্ষত্রের (সূর্যের চেয়ে বড়) জন্যই ব্যাক হোল হওয়া সম্ভব। . মোটামুটি লেখাপড়া শুরু করলেই আমরা বুঝতে পারি, কেন পৃথিবীর পৃষ্ঠে আটকে আছি, মহাকর্ষ বলের কারণে। এই বলের কারণেই চাঁদ পৃথিবীর চারদিকে ঘুরপাক খাচ্ছে, একই কারণে সূর্যের চারদিকে পৃথিবী ঘুরছে, সূর্য আবার ঘুরছে আমাদের ছায়াপথের কেন্দ্রকে ঘিরে। নিউটনের মহাকর্ষ বলের সুত্র আমরা জেনে গেছি, এই বল দুটো বস্তুর ভরের গুণফলের উপর নির্ভর করে এবং বস্তু দুটোর মধ্যকার দূরত্বের বর্গের ব্যাস্তানুপাতে হ্রাস পেতে থাকে। মানে হল, একটি বস্তুর ভর ঠিক রেখে অন্য বস্তুর ভর পাঁচ গুণ বাড়ালে, বস্তু দ্বয়ের মধ্যকার বল পাঁচ গুণ বৃদ্ধি পাবে। আর ওদের ভর ঠিক রেখে দূরত্ব তিন গুণ বাড়ালে বল হবে আগের বলের নয় ভাগের এক ভাগ। 

মহাকর্ষ বলের বাইরে প্রকৃতিতে আরো তিনটি বল আছে, ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বল, নিউক্লিয়ার বল, এবং উয়িক বল। মহাকাশের সব কিছু ঘুরপাক খাচ্ছে মুলত এই মহাকর্ষ বলের জন্য। কিন্তু আমাদের দৈনন্দিন কাজে সবচেয়ে বেশী ব্যবহার হচ্ছে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বল; টিভি, ফ্রিজ, এসি, ... সব কিছুই চলছে ইলেক্ট্রিসিটি দিয়ে, এবং এর সঙ্গে ম্যাগনেটিক বলও জড়িত আছে। ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বলের মূল জিনিষটাই হল ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গ, তরঙ্গ দিয়েই বলের আদান প্রদান করে; আলো, তাপ, টিভির সিগন্যাল, মোবাইল ফোনের সিগন্যাল, এ সবই হল ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গ বা এক কথায় আলো। এই তরঙ্গ খুব সহজেই ল্যাবে তৈরি করা যায় এবং এর অস্তিত্ব ধরা যায়। 

যেহেতু ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বলের মূল হল ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গ, তাহলে মহাকর্ষ বলের জন্যও অনুরূপ তরঙ্গ আছে। সেই তরঙ্গের নাম হল মহাকর্ষ তরঙ্গ বা গ্র্যাভিটেশনাল ওয়েভ। আইনস্টাইন প্রায় একশ বছর আগে গণিতের মাধ্যমে এর অস্তিত্বের কথা ব্যাখা করে যান। এর পর বিজ্ঞানীরা বুঝতে পারেন এই ধরণের তরঙ্গ আছে, এবং থাকতেই হবে। কিন্তু এই ধরণের তরঙ্গ তৈরি করতে খুব অল্প পরিসরে অনেক বড় ধরণের ভর দরকার , বড় ভর বলতে সূর্যের চেয়েও অনেক গুণ ভারী, যা শুধুমাত্র ব্ল্যাক হোলের ক্ষেত্রেই সম্ভব। . প্রায় একশ বছর পর গত বছরের শেষের দিকে এই গ্র্যাভিটেশনাল ওয়েভ ধরা পড়ে। খুব কাছাকাছি দুটো ব্ল্যাক হোলই এই গ্র্যাভিটেশনাল তরঙ্গের উৎস, যে ব্ল্যাক হোল দুটোর ভর সূর্যের প্রায় সত্তর গুণ, এবং আছে পৃথিবী থেকে একশ ত্রিশ কোটি আলোকবর্ষ দূরে (আলো প্রতি সেকেন্ডে তিন লাখ কিলোমিটার হিসেবে একশ ত্রিশ কোটি বছরে যে দূরত্ব যাবে, হিসেব করার কোন দরকার নেই, একেবারেই হতচ্ছাড়া একটি সংখ্যা)। নিজেদের চারদিকে ওরা আলোর বেগের অর্ধেক বেগে ঘুরপাক খেতে খেতেই খুব কাছাকাছি চলে এসে একটি ব্ল্যাক হোল হয় যায়। এই ঘটনা ঘটতে সময় লেগেছে তিন সেকেন্ডেরও কম সময়। এতে করে অনেক শক্তি গ্র্যাভিটেশনাল ওয়েভ হিসেবে মুক্ত হয়। 

গ্র্যাভিটেশনাল ওয়েভের কারণে স্পেস, তথা সব কিছুই সংকুচিত এবং প্রসারিত হয়, যার মান অত্যন্ত কম। এলআইজিও (LIGO-The Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) তে অনেক লম্বা ইন্টারফেরোমিটার আছে, প্রায় চার কিলোমিটার লম্বা। গ্র্যাভিটেশনাল ওয়েভ কারণে দৈর্ঘ কম বেশী হয়। আড়াআড়ি দুটো বাহুর দৈর্ঘ্যের কম বেশী হলে তা ইন্টারফেরেন্স প্যাটার্নে (জেব্রার সাদা কালো ডোরার মত) ধরা পড়বে। যার থেকে গ্র্যাভিটেশনাল ওয়েভের প্রমাণ পাওয়া যাবে। . কিন্তু এলআইজিও এর পাশের রাস্ত দিয়ে কিছু গেলে ওটা কেঁপে উঠে, উপর দিয়ে প্লেন গেলে কেঁপে উঠে, ... যাই হয় ওটা কেঁপে উঠে। এই সমস্ত কাপাকাপি বাদ দিয়ে অত্যন্ত সুক্ষ পরিবর্তন ধরা খুবই কষ্টসাধ্য ব্যাপার। এর জন্য অনেক অনেক বিজ্ঞানী নিরলস ভাবে পরিশ্রম করে গেছেন এবং করছেন। 

কেন এই একশ বছর লাগল? কারণ, অতিশয় দুর্বল তরঙ্গ ধরার জন্য উপযুক্ত মেশিন বানানো এবং গ্র্যাভিটেশনাল তরঙ্গের উৎস খুঁজে পাওয়া। প্রকৃতির মধ্যে মহাকর্ষ বল খুবই দুর্বল, ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বলের চেয়ে অনেক অনেক অনেক গুণ কম, যা বিজ্ঞানের ছাত্রের পক্ষেও কল্পনা করা কঠিন। আমরা নিজেরাই তাপ এবং আলোর উপস্থিতি বুঝতে পারি, আমাদের আসে পাশের প্রায় সব কিছু দিয়েই এই ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বলের অস্তিত্ব এবং মাত্রা মাপতে পারি। কিন্তু আমাদের আশে পাশের দুটো বস্তুর মধ্যকার মহাকর্ষ বলের মান খাতা কলমে বের করতে পারব, কিন্তু কোন কিছু দিয়ে এর মাত্রা মাপতে পারব না, এটা এত দুর্বল। এই কারণেই গ্র্যাভিটেশনাল ওয়েভ ধরতে এত সময় লাগলো, মূল কারণ অতিশয় দুর্বল তরঙ্গ ধরার জন্য উপযুক্ত মেশিন বানানো; ডিটেক্টর সহ সমস্ত কিছু বানাতেই দরকার পড়েছে সবচেয়ে উন্নত যন্ত্রপাতি। বহু ব্যয় করে, বহুদিন ধরে, বহু লোকের শ্রম এবং মেধার কারণেই এই অসম্ভব সম্ভব হল। নিশ্চিত ভাবেই বিজ্ঞানের ক্ষেত্রে এটি একটি সুবিশাল ধাপ। . শুধু কি তাই, গ্র্যাভিটেশনাল ওয়েভ বুঝতেও অনেক সময় লেগেছে। দুটো ব্ল্যাক হোল নিজেদের চারপাশে ঘুরপাক খেলে কি ধরণের গ্র্যাভিটেশনাল ওয়েভ তৈরি হবে এটা জান্তেও অনেক সময় লেগেছ। কম্পিউটারের মাধ্যমে আইনস্টাইনের জেনারেল রিলেটিভিটির সুত্র ব্যাবহার করে দুটো ব্ল্যাক হোলের ঘুরপাক খেয়ে একটিতে পরিণত হওয়া সিমুলেশন করা হয়েছে। এত যে ধরণের গ্র্যাভিটেশনাল ওয়েভ পাওয়ার কথা, তাই পাওয়া গেছে। সেজন্যেই সবাই এত নিশ্চিত। তার মানে এই প্রথম শুধু গ্র্যাভিটেশনাল ওয়েভ পাওয়া গেছে তাই নয়, এই প্রথম বারের মত দুটো ব্ল্যাক হোল পাওয়া গেল যারা নিজেদের চারদিকে ঘুরপাক খেতে খেতে কয়েক সেকেন্ডে একটি ব্ল্যাক হোলে পরিণত হয়েছে। . অ্যামেরিকার দুটো স্টেটে, ওয়াশিংটন এবং লুইজিয়ানা, এলআইজিও তে ধরা পড়ে এই গ্র্যাভিটেশনাল ওয়েভ। দুটো এলআইজিও-তে একই ওয়েভ ধরা পড়ে, এবং দুটো এলআইজিও তে ধরা পড়ার মধ্যে সময়ের পার্থক্য প্রায় সাত মিলি সেকেন্ড, আলোর বেগে এক এলআইজিও থেকে অন্য এলআইজিও-তে যেতে এই সময়ের দরকার, প্রথমে লুইজিয়ানাতে ধরা পড়ার কথা, হয়েছেও তাই। এটি আরেকটি প্রমাণ। 

তাই নিশ্চিত ভাবেই বলা যায় গ্র্যাভিটেশনাল ওয়েভ আবিষ্কারই এবারের নোবেল প্রাইজের একমাত্র দাবিদার।