কণা পদার্থবিজ্ঞান

সমস্ত পদার্থ যে মৌলিক কণা দিয়ে গঠিত, সেই ধারণা খ্রিস্টপূর্ব ষষ্ঠ শতাব্দী থেকেই আছে।^[১] ঊনবিংশ শতাব্দীতে জন ডাল্টন ধারণা করেন যে সমস্ত পদার্থ মৌলিক পরমাণু দিয়ে গঠিত। তবে পরে প্রমাণিত হয় যে পরমাণু ক্ষুদ্রতর কণার সমস্তি। পরবর্তী কালে পারমাণবিক পদার্থবিজ্ঞান ও কোয়ান্টাম বলবিজ্ঞান-এর সাহায্যে নিউক্লীয় ফিশন ও কেন্দ্রীণ সংযোজন সম্ভব হয়।

১৯৫০ ও ১৯৬০ দশকে অনেক অদ্ভুত কণা আবিষ্কৃত হয়। তবে ১৯৭০ দশকে "স্ট্যান্ডার্ড মডেল"-এর প্রণয়নের পর এই সকল পদার্থকে মৌলিকতর কণার সমষ্টি হিসেবে ব্যাখ্যা করা হয়।

উপপারমানবিক কণা

আধুনিক কণা পদার্থবিজ্ঞান এর গবেষণা উপপারমানবিক কণাকে(Subatomic particles) কেন্দ্র করে করা হয় যেখানে মৌলিক কনিকা ইলেকট্রন,প্রোটন, নিউট্রন (প্রোটন ও নিউট্রন যৌগিক কণা যারা কোয়ার্ক দিয়ে গঠিত) অন্তরভুক্ত। মৌলিক কণিকা সমূহ তেজস্ক্রিয়তা এবং বিক্ষেপণ প্রক্রিয়ায় ফোটন,নিউট্রিনো,মিউয়ন ও এক্সোটিক কনা দিয়ে গঠিত। কণা সমূহের গতিবিদ্যা কোয়ান্টাম বলবিদ্যায় আলোচিত হয়। সকল কণা এবং তাদের পারস্পরিক ক্রিয়া বিক্রিয়া প্রায় সম্পূর্ণভাবে একটি কোয়ান্টাম ফিল্ড দ্বারা ব্যখ্যা করা যায় যাকে বলা হয় স্ট্যান্ডার্ড মডেল। এতে বর্তমানে ৬১ টি প্রাথমিক কণা অন্তর্ভুক্ত। এখনও বিজ্ঞানীগণ মনে করেন এটি অসম্পূর্ণ রয়েছে।

স্ট্যান্ডার্ড মডেল

সব কণার বর্তমান শ্রেণীবিভাগ "স্ট্যান্ডার্ড মডেল"-এর দ্বারা ব্যাখ্যা করা হয়। এই মডেলে শক্তিশালী নিউক্লিয় বল, দুর্বল নিউক্লিয় বল ও তড়িৎচুম্বকীয় বল এই মৌলিক বলগুলিকে গেজ বোসন এর সাহায্যে ব্যাখ্যা করা হয়। গেজ বোসন শ্রেণীর অন্তর্ভুক্ত হল গ্লুয়ন, W-, W+ ও Z বোসন ও ফোটন।^[২] এ ছাড়াও স্ট্যান্ডার্ড মডেলের অন্তর্ভুক্ত ১২টি মৌলিক কণা ও তাদের প্রতিকণা।^[৩] অবশেষে, স্ট্যান্ডার্ড মডেল আরও একটি কণা, হিগস বোসন এর অস্তিত্বের পূর্বাভাস দেয়। ৪ঠা জুলাই ২০১২-এ, CERN-এর বিজ্ঞানীরা হিগস বোসন জাতীয় একটি পদার্থের আবিষ্কারের খোঁজ জানান।^[৪]

তত্ত্ব

তাত্ত্বিক কণা পদার্থবিজ্ঞান বর্তমানের বিভিন্ন পরীক্ষা তথা ভবিষ্যতের সম্ভাব্য পরীক্ষার পরিণাম বিভিন্ন তাত্ত্বিক কাঠামোর মাধ্যমে ব্যাখ্যা ও পূর্বাভাষ করার চেষ্টা করে। এর একটি শাখা চেষ্টা করে স্ট্যান্ডার্ড মডেল ও তার পরীক্ষার ফলাফলগুলিকে আরও কম অনিশ্চয়তার সঙ্গে বুঝতে। অপর একটি শাখা চেষ্টা করে স্ট্যান্ডার্ড মডেলেরও অতীতের পদার্থবিজ্ঞান, অর্থাৎ আরও উচ্চশক্তি ও ক্ষুদ্রতর দূরত্বের পদার্থবিজ্ঞান বুঝতে।

তৃতীয় একটি শাখা আছে যার নাম স্ট্রিং তত্ত্ব (ইংরেজিঃ String Theory), যেটি কোয়ান্টাম বলবিজ্ঞান ও সাধারণ আপেক্ষিকতা-র মিলন ঘটানোর চেষ্টা করে। এই শেষ শাখাটি সফল হলে হয়তো তাকে “সবকিছুর তত্ব” (ইংরেজিঃ Theory of Everything) বলা যেতে পারে।

এ ছাড়াও বর্তমানে তাত্ত্বিক কণা পদার্থবিজ্ঞানের অন্যান্য শাখাও আছে।

প্রয়োগ

নীতিগত ভাবে সমস্ত পদার্থবিজ্ঞান তথা পদার্থবিজ্ঞানের প্রয়োগকে কণা পদার্থবিজ্ঞান দ্বারা ব্যাখ্যা করা সম্ভব। তবে কার্যকরী ভাবে, কণা পদার্থবিজ্ঞানের প্রথমিক কিছু আবিষ্কার পরবর্তীকালে সমাজের উপকারে লেগেছে। যেমন, সাইক্লোট্রন দিয়ে রেডিও আইসোটোপ তৈরি যা সরাসরি ক্যান্সার চিকিৎসা করা হয়ে থাকে। এছাড়াও অতিপরিবাহী, ওয়ার্ল্ড ওয়াইড ওয়েব, টাচস্ক্রিন ও প্রভৃতি প্রযুক্তির উন্নয়ন কণা পদার্থবিজ্ঞানের প্রয়োজন মেটাতে ঘটেছে।