আলোর মাধ্যমে মহাকর্ষীয় তরঙ্গ নিয়ন্ত্রণের তাত্ত্বিক পরীক্ষার প্রস্তাবনা

হেলমহোল্টজ-সেন্ট্রাম ড্রেসডেন-রোসেন্ডর্ফ (HZDR)-এর তাত্ত্বিক পদার্থবিজ্ঞানী অধ্যাপক রাল্ফ শুটজহোল্ড একটি অভিনব পরীক্ষার ধারণা দিয়েছেন, যা আলোর সাথে মিথস্ক্রিয়ার মাধ্যমে মহাকর্ষীয় তরঙ্গকে সক্রিয়ভাবে নিয়ন্ত্রণ করার সুযোগ দেবে। এই মৌলিক প্রস্তাবনাটি পদার্থবিজ্ঞানের একটি গভীর প্রশ্নের দিকে আলোকপাত করে: মাধ্যাকর্ষণ কি কোয়ান্টাম নিয়ম মেনে চলে? শুটজহোল্ডের ধারণাটি এই নীতির উপর প্রতিষ্ঠিত যে মহাকর্ষ সকল প্রকার শক্তিকে প্রভাবিত করে, যার মধ্যে আলোক শক্তিও অন্তর্ভুক্ত। এই তাত্ত্বিক কাঠামোটি আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের একটি অমীমাংসিত ধাঁধা, মহাবিশ্বের দুটি মৌলিক শক্তিকে সংযুক্ত করার চেষ্টা করে।

শুটজহোল্ডের প্রস্তাবিত পদ্ধতিতে, একটি আলোর তরঙ্গ এবং একটি অতিক্রমকারী মহাকর্ষীয় তরঙ্গের মধ্যে ক্ষুদ্র শক্তির প্যাকেট স্থানান্তরিত হবে, যা তাত্ত্বিকভাবে গ্র্যাভিটন, অর্থাৎ মাধ্যাকর্ষণ বলের বিনিময় কণা, এর সমতুল্য। এই শক্তি বিনিময়ের ফলে মহাকর্ষীয় তরঙ্গের তীব্রতা সামান্য বৃদ্ধি পাবে, এবং একই সাথে আলোর তরঙ্গের কম্পাঙ্কে একটি অত্যন্ত ক্ষুদ্র পরিবর্তন পরিলক্ষিত হবে। এই প্রক্রিয়া বিপরীত দিকেও কাজ করতে পারে, যেখানে মহাকর্ষীয় তরঙ্গ আলোর তরঙ্গে শক্তি সরবরাহ করবে। এই ধারণাটি তাত্ত্বিক গুরুত্বের কারণে 'ফিজিক্যাল রিভিউ লেটার্স' নামক জার্নালে প্রকাশিত হয়েছে।

এই অতি সূক্ষ্ম প্রভাব পরিমাপের জন্য প্রয়োজনীয় পরীক্ষামূলক বিন্যাসটি বিশাল মাত্রার প্রযুক্তিগত প্রচেষ্টা এবং বিস্তীর্ণ জ্যামিতিক আকারের দাবি রাখে। শুটজহোল্ডের হিসাব অনুযায়ী, দৃশ্যমান বা নিকট-ইনফ্রারেড বর্ণালীর লেজার পালসগুলিকে একটি কিলোমিটার-দৈর্ঘ্যের কাঠামোর মধ্যে থাকা আয়নাগুলির মধ্যে এক মিলিয়ন বার পর্যন্ত প্রতিফলিত করতে হবে, যার ফলে প্রায় এক মিলিয়ন কিলোমিটারের একটি অপটিক্যাল পথ দৈর্ঘ্য অর্জিত হবে। এই বিশাল পথ দৈর্ঘ্যই গ্র্যাভিটন শোষণ বা নিঃসরণের ফলে সৃষ্ট শক্তি স্থানান্তরের পরিমাপকে সম্ভব করে তুলবে।

এই ধরনের ফ্রিকোয়েন্সি পরিবর্তনগুলি একটি অত্যন্ত সুগঠিত ইন্টারফেরোমিটার ব্যবহার করে প্রদর্শন করা যেতে পারে, যা বিদ্যমান মহাকর্ষীয় তরঙ্গ শনাক্তকারী যন্ত্রগুলির ধারণার সাথে সাদৃশ্যপূর্ণ। উদাহরণস্বরূপ, ক্যালিফোর্নিয়া ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজি (Caltech) এবং ম্যাসাচুসেটস ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজি (MIT) দ্বারা পরিচালিত এবং ন্যাশনাল সায়েন্স ফাউন্ডেশন কর্তৃক অর্থায়িত LIGO (লেজার ইন্টারফেরোমিটার গ্র্যাভিটেশনাল-ওয়েভ অবজারভেটরি) এই ধরনের যন্ত্রের একটি উদাহরণ। LIGO মূলত স্থান-কালের বিকৃতি পরিমাপ করে, যেখানে শুটজহোল্ডের নকশা আলোকে বিক্রিয়ক হিসেবে ব্যবহার করে কম্পাঙ্ক পরিবর্তন পরিমাপের উপর জোর দেয়। LIGO তার চতুর্থ পর্যবেক্ষণ চক্র (O4) সফলভাবে সমাপ্ত করেছে, যা ২০২২ সালের ১৮ই নভেম্বর শেষ হয় এবং বর্তমানে এটি আপগ্রেড পর্যায়ে রয়েছে।

শুটজহোল্ড আরও প্রস্তাব করেছেন যে এনট্যাঙ্গলড ফোটন ব্যবহার করে ইন্টারফেরোমিটারের সংবেদনশীলতা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করা যেতে পারে। এই বর্ধিত সংবেদনশীলতা গবেষকদের মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রের কোয়ান্টাম অবস্থা সম্পর্কেও অনুমান করতে সক্ষম করতে পারে। যদিও এটি সরাসরি গ্র্যাভিটনের প্রমাণ হবে না, তবে সফল ফলাফল এর অস্তিত্বের জোরালো ইঙ্গিত দেবে, কারণ এই পরীক্ষায় ব্যর্থতা বর্তমান গ্র্যাভিটন-ভিত্তিক তত্ত্বকে ভুল প্রমাণ করবে। অধ্যাপক রাল্ফ শুটজহোল্ড ২০২২ সাল থেকে HZDR-এর তাত্ত্বিক পদার্থবিদ্যা ইনস্টিটিউটের পরিচালক হিসেবে দায়িত্ব পালন করছেন, এবং HZDR শক্তি, স্বাস্থ্য ও পদার্থের ক্ষেত্রে গবেষণা করে থাকে। এই পরীক্ষামূলক ধারণাটি মহাকর্ষের কোয়ান্টাম প্রকৃতি অনুসন্ধানের জন্য একটি পর্যবেক্ষণযোগ্য পথরেখা তৈরি করে, যা LIGO-এর মতো বিদ্যমান অবকাঠামোর ধারণার সাথে এর মিল ভবিষ্যতের উন্নয়নের জন্য একটি কাঠামো প্রদান করে।