প্রতিপদার্থ

কণা পদার্থবিজ্ঞানে প্রতিকণার ধারণা প্রতিপদার্থের ধারণা রুপ নিয়েছে। ধারণা করা হয়েছে যেভাবে কণা দ্বারা পদার্থ গঠিত হয় ঠিক তেমনিভাবে প্রতিকণা দ্বারা প্রতিপদার্থ গঠিত হয়। উদাহরণস্বরুপ, একটি প্রতিইলেকট্রন (পজিট্রন) এবং একটি প্রতিপ্রোটন মিলিত হয়ে গঠন করে একটি প্রতিহাইড্রোজেন পরমাণু, যেমন করে একটি ইলকট্রন ও প্রোটন মিলে তৈরি করে একটি হাইড্রোজেন পরমাণু। উপরন্তু কণা এবং প্রতিকণা মিলিত হলে যেভাবে পূর্ণবিলয়ের মাধ্যমে সকল শক্তি বিমুক্ত হয়, তেমনি পদার্থ এবং প্রতিপদার্থের মিলনে পূর্ণবিলয়ের সৃষ্টি হয় বলে ধারণা করা হয়েছে। এ ধরনের পূর্ণবিলয়ের ফলে প্রকৃতপক্ষে উচ্চ শক্তির ফোটন (গামা রশ্মি) এবং বহু কণা-প্রতিকণা জোড়ার সৃষ্টি হয়। এই পূর্ণবিলয়ে বিমুক্ত কণাগুলোর মধ্যে বিপুল পরিমাণ শক্তি থাকে। এই শক্তির মান পূর্ণবিলয়ের ফলে সৃষ্ট বস্তুসমূহের নিশ্চল ভর এবং মূল পদার্থ-প্রতিপদার্থ জোড়ার অন্তর্ভুক্ত বস্তুসমূহের নিশ্চল ভরের পার্থক্যের সমান।
সাধারণভাবে, প্রতিপদার্থ কনাদের তাদের নেগেটিভ বেরিয়ন সংখ্যা (Baryon Numbers) বা লেপটন সংখ্যা (Lepton Numbers) দিয়ে সংগায়িত করা যায়। যেখানে সাধারণ কনাগুলোর বেরিয়ন সংখ্যা পজিটিভ।
প্রতিকণাগুলো পরস্পর যুক্ত হয়ে প্রতিপদার্থ গঠন করে। উদাহরণ হিসেবে বলা যায়, পজিট্রন ( ইলেকট্রন এর বিপরীত কনা) এবং অ্যান্টি-প্রোটন মিলে গঠন করে অ্যান্টি- হাইড্রোজেন পরমাণু। কিছু কিছু ঘটনা থেকে দেখা যায়, প্রতিপদার্থের পারমাণবিক কনা থাকা সম্ভব। অনেক অতিপরিচিত রাসায়নিক পদার্থের মৌলের পরমাণুর প্রতিপরমানু আছে বলে অনুমান করা হয়।
এই মহাবিশ্বে এখনো যতটুকু পর্যবেক্ষণ করা সম্ভব হয়েছে, তাতে সাধারণ পদার্থই বেশি। কেন মহাবিশ্বে সাধারণ ও প্রতিপদার্থ এর মিশ্রণ সামঞ্জস্যপূর্ণ নয় সে ব্যাপারে উল্লেখযোগ্য গবেষণা হয়েছে। এই পদার্থ ও প্রতিপদার্থ এর অসামঞ্জস্যতা পদার্থবিদ্যার অন্যতম একটি সমস্যা যার সমাধান এখনো করা যায়নি। এই অসামঞ্জস্যতা যে উপায়ে তৈরি হয় তাকে বলে বেরিওজেনেসিস (Bariogenesis)।
প্রতিপদার্থের কনাগুলো তৈরি করা অত্যন্ত কঠিন। পার্টিকেল অ্যাকসেলেরাটর (Partical Accelaretor) এবং তেজস্ক্রিয় ভাঙ্গন থেকে একক(Single) প্রতিকনা তৈরি করা যায়। অতি সম্প্রতি বিজ্ঞানীরা অনেক প্রচেষ্টার পরে এন্টি-হিলিয়াম নিউক্লিয়াস তৈরি করতে পেরেছেন। এটাই এখনো পর্যন্ত তৈরি করা সব থেকে জটিল প্রতিকনা।
প্রতিপদার্থ সম্পর্কে পুরোনো ব্যখ্যা বর্তমানে পরিত্যক্ত হয়েছে। একসময়ের জনপ্রিয় তত্ত্ব "Vortex Theory of Gravity" ব্যবহার করে ১৮৮০ সালের দিকে বিজ্ঞানী William Hicks ঋনাত্নক মাধ্যাকর্ষণ (Negetive Gravity) যুক্ত কনা থাকার কথা প্রস্তাব করেছিলেন।
William Schuster, ১৮৯৮ সালে Antimatter শব্দটি প্রথম ব্যবহার করেন। তিনিই প্রথম প্রতিপরমানু ও প্রতিপদার্থ সৌরজগৎ প্রকল্প(Hypothesis) ব্যখ্যা করেন। তিনি এতে পদার্থ ও প্রতিপদার্থ পরস্পরের সাথে মিলে ধ্বংস হয়ে যায়। তবে Schuster এর এই প্রকল্পও তার পূর্বানুসারীদের মতো অনুমান এই সীমাবদ্ধ ছিল। পূর্ববর্তী ধারনাগুলোর মতোই এই প্রকল্পতেও কনার ঋনাত্নক মাধ্যাকর্ষণ রয়েছে বলে মেনে নেওয়া হয়েছে, যা বর্তমান মডেলে নেই।
প্রতিপদার্থের আধুনিক তত্ত্বের প্রচলন ঘটে ১৯২৮ সালে, Paul Dirac ও তার গবেষণাপত্রের হাত ধরে। ডিরাক বুঝতে পেরেছিলেন যে তার প্রনীত Schrödinger তরঙ্গ সমীকরনের আপেক্ষিক রূপ ইলেকট্রন এর জন্য প্রয়োগ করা হলে তা প্রতি ইলেকট্রন থাকার সম্ভাবনা প্রকাশ করে। এই প্রতি ইলেকট্রন ১৯৩২ সালে Carl D. Anderson কর্তৃক আবিষ্কৃত হয় যার নাম দেওয়া হয় পজিট্রন(Positron) যা দুইটি ইংরেজি শব্দ Positive Electron এর সংক্ষিপ্ত রূপ।
যদিও Dirac নিজে Antimatter শব্দটি ব্যবহার করেননি কিন্তু Anti-proton,Anti-electron শব্দগুলোর ব্যবহার শুরু হয়ে যায়।
Charles Janet ১৯২৯ সালে প্রতিপদার্থগুলোর একটি সম্পূর্ণ পর্যায় সারণি তৈরি করেন।
The Feynman–Stueckelberg interpretation অনুযায়ী প্রতিপদার্থ ও প্রতিকনা সাধারণ কনার মতই। তবে এরা সময় তলের(Time Dimension) সাথে বিপরীত দিকে যাত্রা করে।
চিহ্ন
একটি প্রতিকনাকে চিহ্নিত করার অনেকগুলো উপায় রয়েছে। তন্মধ্যে একটি হলো সংশ্লিষ্ট প্রতিকনাটির সাধারণ কনার চিহ্নের উপরে বার (Bar) '_' প্রদানের মাধ্যমে চিহ্নিত করা। উদাহরণস্বরূপ, প্রোটন ও প্রতিপ্রোটনকে যথাক্রমে p ও p এর উপরে বার চিহ্ন প্রদানের মাধ্যমে চিহ্নিত করা হয়। একটি কনা ও প্রতিকনাকে যদি তাদের উপাদানগুলো দ্বারা চিহ্নিত করা হয় তাহলেও একই শর্ত খাটে। একটি প্রোটন uud (দুইটি up ও একটি down) কোয়ার্ক দ্বারা গঠিত। তাই একটি প্রতিপ্রোটনকে চিহ্নিত করার জন্য uud এর উপরে বার প্রদান করা হয়। আরেকটি উপায় হল তাদের আধান দ্বারা চিহ্নিত করা। কনা ও প্রতিকনার আধান পরস্পর বিপরীত। যেমন: ইলেকট্রনকে e দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। আর প্রতি ইলেকট্রন অর্থাৎ পজিট্রনকে e দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। তবে ঝামেলা এড়ানোর জন্য এই দুই পদ্ধতি কখনোই একসাথে ব্যবহার করা হয় না।
ধর্মাবলী
গবেষকগণ মনে করেন, কিছু নির্দিষ্ট ধর্ম ( যেমন: আধান, ঘূর্ণন ও অন্যান্য কোয়ান্টাম সংখ্যা) ছাড়া কনা ও প্রতিকনার সকল ধর্ম একই। এর অর্থ এই যে, একটি কনা ও তার প্রতিকনার ভর এবং আয়ুষ্কাল (যদি অস্থিত হয়) একই । এই তত্ত্ব থেকে আরও দেখা যায়, একটি তারা যা প্রতিপদার্থ দ্বারা গঠিত অর্থাৎ একটি প্রতিতারা, একটি সাধারণ তারার মতই উজ্জ্বল হয়ে জ্বলবে।
এই তত্ত্বটি ২০১৬ সালে প্রথম পরীক্ষা করা হয়। যার নাম দেওয়া হয় ALPHA experiment। এই পরীক্ষা দুইটি নিম্ন শক্তির প্রতি হাইড্রোজেন পরমাণুর মধ্যে শক্তির স্থানান্তর দেখায়। এ থেকে প্রাপ্ত ফলাফল হাইড্রোজেন এর সাথে মিলে যায় এবং এটা প্রমাণ করে যে, প্রতিপদার্থের জন্যও কোয়ান্টাম পদার্থবিদ্যার সূত্রগুলো প্রযোজ্য।
উৎস ও অপ্রতিসমতা
এই পৃথিবীতে আজ পর্যন্ত পর্যবেক্ষিত সকল উপাদানই পদার্থ দ্বারা গঠিত, প্রতিপদার্থ দ্বারা নয়। যদি প্রতিপদার্থ দিয়ে গঠিত অঞ্চল থাকত, তাহলে Annihilation (পদার্থ ও প্রতিপদার্থের মিলন) এর ফলে উৎপন্ন গামা রশ্মি এবং পদার্থ ও প্রতিপদার্থ অঞ্চলের মধ্যেকার সীমানা উভয়ই চিহ্নিত করা যেত।
এই মহাবিশ্বের সর্বত্রই প্রতিকনা তৈরি হয়। যেখানেই উচ্চ শক্তির কনাগুলোর মধ্যে সংঘর্ষ হয়,সেখানেই এই প্রতিকনা উৎপন্ন হয়।