কৃষ্ণগহ্বর-১৪ : চন্দ্রশেখর লিমিটের জন্মকথা

0

১৯৩০ সাল। ভারতীয় এক তরুণ সমুদ্র জাহাজে চলেছেন বিলেতে। জাহাজে চড়ে বিলেত যেতে তখন কয়েক মাস সময় লেগে যেত। সেই তরুণ আর সবার মতো হৈ চৈ করে কাটালেন না জাহাজের দিনগুলি। ভাবতে বসলেন নক্ষত্রের মৃত্যু নিয়ে।
সে সময় বিজ্ঞানীদের মধ্যে এ বিষয়ে একটা শক্ত ধারণা চালু ছিল। তাঁরা মনে করতেন, সব নক্ষত্রই পুরোপুরি মৃত্যুর আগে শ্বেত বামনে পরিণত হবে। নক্ষত্রগুলোর ভেতরে জ্বালানি একসময় ফুরিয়ে যায়। তখন এদের পরমাণুগুলো মহাকর্ষ বলের কারণে পরস্পরকে আকর্ষণ করে। সবাই সবার কাছাকাছি আসতে চায়। ফলে নক্ষত্র সংকুচিত হতে শুরু করে। একটা সময় গিয়ে পরমাণুগুলো গায়ে গায়ে লেগে যায়। তখন আর নক্ষত্র সংকুচিত হতে পারে না। নক্ষত্রের এই দশাকে বলে শ্বেত বামন।
জাহাজে বসে বসে অঙ্ক কষলেন চন্দ্রশেখর। তাঁর হিসাব থেকে বেরিয়ে এল, সব নক্ষত্রই শ্বেত বামনে পরিণত হবে না। হবে তুলনামূলক হালকা নক্ষত্র। কোনো নক্ষত্রের ভর সূর্যের ভরের ১.৪ গুণের বেশি হলে সেই নক্ষত্র আর শ্বেত বামনে পরিণত হবে না। সূর্যের ভরের এই ১.৪ গুণ সীমা পরে ‘চন্দ্রশেখর লিমিট’ নামে বিখ্যাত হয়ে যায়।

দুই
দক্ষিণ ভারতের এক সম্ভ্রান্ত ব্যক্তি রমানাথ চন্দ্রশেখর। দুই ছেলে তাঁর। বড়জন সুব্রহ্মানন আয়ার। ছোটজন চন্দ্রশেখর ভেঙ্কটরমন। ভেঙ্কটরমন কিন্তু বিখ্যাত পদার্থবিজ্ঞানী ছিলেন। পদার্থবিজ্ঞানের অধ্যাপক ছিলেন কলকাতা বিশ্ববিদ্যালয়ের। পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পেয়েছিলেন তাঁর বিখ্যাত রমন-কৃষ্ণান ইফেক্টের জন্য।
বড়জন সুব্রহ্মানন সেই তুলনায় কিছুই করতে পারেননি। তিনি রেল কোম্পানিতে চাকরি নিয়ে চলে গেলেন তৎকালীন উত্তর ভারতের লাহোরে। বর্তমানে যেটা পাকিস্তানের অংশ। সেখানেই ১৯১০ সালের ১৯ অক্টোবর তাঁর ঘরে জন্ম নিলেন চন্দ্রশেখর লিমিটের জনক সুব্রিয়াম চন্দ্রশেখরে।
একই পরিবারে দুই নোবেল লরিয়েটের জন্ম আমাদের উপমহাদেশে সেই প্রথম এবং এখনো পর্যন্ত একমাত্র। পরে আয়ার সপরিবারে চলে আসেন উত্তর প্রদেশের লক্ষ্নৌতে। তখন চন্দ্রশেখরের বয়স মাত্র ছয় বছর। দুই বছর পর আয়ার প্রমোশন নিয়ে চলে যান মাদ্রাজে, বর্তমানে যে শহরটা পরিচিত চেন্নাই নামে। সেখানেই বাড়িতে পড়াশোনা শুরু সুব্রহ্মানন চন্দ্রশেখরের।


১৯২১ সালে চন্দ্রশেখরকে ভর্তি করনো হলো ত্রিলিপিকেন হিন্দু হাই স্কুলে। মাধ্যমিকের পর প্রেসিডেন্সি কলেজে ভর্তি হন চন্দ্রশেখর। ১৯২৭ সালে বিখ্যাত কোয়ান্টামতত্ত্ববিদ আর্নল্ড সামারফেল্ডের বই ‘অ্যাটমিক স্ট্রাকচার অব অ্যান্ড স্পেকট্রাল লাইনস’ পড়েন চন্দ্রশেখর। অভিভূত তিনি। ভাবতেও পারেননি খুব শিগরিইএই বিজ্ঞানীর সাথে তাঁর দেখা হচ্ছে।
১৯২৮ সালে পদার্থবিজ্ঞানে অনার্স ড্রিগ্রি লাভ করেন চন্দ্রশেখর। সেই বছরেই ভেঙ্কটরমন নোবেল পান। চাচার এই নোবেলপ্রাপ্তি আলোড়িত করে তাঁকেও। চাচার ইচ্ছেতেই কলকাতা বিশ্ববিদ্যালয়ে গবেষণার জন্য। সেখানেই রমন-কৃষ্ণান এফেক্টের অন্যতম জনক শ্রিনিবাস কৃষ্ণানের সাথে ঘনিষ্ঠ সম্পর্ক গড়ে ওঠে তাঁর। সেই বছরটাই চন্দ্রশেখরের জন্য মহাগুরুত্বপূর্ণ।
একসাথে অনেকগুলো ঘটনা ঘটে যায় পর পর। সোমারফেল্ড আসেন মাদ্রাজের প্রেসিডেন্সি কলেজে বক্তৃতা দিতে। চন্দ্রশেখর মন দিয়ে শোনেন তাঁর বক্তৃতা। বক্তৃতার বিষয় ধাতব পরমাণুর ভেতরের ইলেকট্রনের চরিত্র। সেটা ব্যাখ্যা করতে গিয়েই সোমারফেল্ড ফার্মি-ডিরাক পরিসংখ্যান ব্যবহার করেন। ব্যাপারটা নিয়ে রোমাঞ্চিত হয়ে ওঠেন চন্দ্রশেখর। ভাবেন, তাঁরও কিছু করার আছে কোয়ান্টাম বলবিদ্যায়।
সেই বছরই লিখে ফেলেন একটা গবেষণা পেপার দ্য কম্পটন কম্পটন স্ক্যাটারিং অ্যান্ড নিউ স্ট্যাটিস্টিকস। প্রবন্ধটা ছাপাতে লন্ডনের রয়্যাল সোসাইটির জার্নালে। কিন্তু সেখানে প্রবন্ধ ছাপানোর একটা নিয়ম আছে। রয়্যাল সোসাইটির কোনো সদ্যস্যের সুপারিশ লাগবে। ১৯২৯ সালে তিনি প্রবন্ধটি পাঠিয়ে দেন বিখ্যাত বিজ্ঞানী আলফ্রেড ফাওলারের কাছে। যার সাথে তিনি ৫০ বছর পরে নোবেল পান।

[এই লেখাটি কৃষ্ণগহ্বর ঃ এক মহাজাগতি রহস্যের ঊপাখ্যান বইয়ের অংশবিশেষ। বইটি ২০১৮ সালের অমর একুশে বইমেলায় প্রকাশ করবে অন্বেষা প্রকাশন]

১৯৩০ সালে বসেছে বিজ্ঞান বিজ্ঞান কংগ্রেস। সেখানে পেপার পড়লেন চন্দ্রশেখর। সেখানে উপস্থিত ছিলেন বিখ্যাত বিজ্ঞানী মেঘনাদ সাহাও। সাহার সাথে চন্দ্রশেখরের পরিচয় হলো। সাহা জানালেন, পেপারটা তাঁর মনে ধরেছে, তাঁর এক ছাত্র নাকি সেই পেপার ধরেই এগোতে চাইছেন। চন্দ্রশেখর রোমাঞ্চিত।
এরপর স্কলারশিপ পেলেন চন্দ্রশেখর। ব্রিটেনের বিখ্যাত কেমব্রিজ বিশ্ববিদ্যালয় থেকে। সুতরাং বিলেত যাত্রা। সে কথা আগেই বলেছি। তখন তো এ দেশে বিমানের চল হয়নি। সমুদ্র জাহাজে ভেসে ব্রিটেনে যেতে অনেক দিন লাগত। চন্দ্রশেখর বই পড়তেন আর গবেষণা করতেন। নক্ষত্রের মৃত্যু নিয়ে। কণা পদার্থবিজ্ঞান নিয়েও গবেষণা করছিলেন চন্দ্রশেখর।
হঠাৎ নক্ষত্রের মৃত্যু নিয়ে এত আগ্রহ কেন?
এর পেছনে বড় ভূমিকা রেখেছেন বিখ্যাত জ্যোতির্বিদ আর্থার এডিংটনের একটা বই দ্য ইন্টারনাল কনিস্টিটিউশন অব স্টার। বিট্রেন যাত্রার আগেই বইটি চন্দ্রশেখরের হাতে আসে। বইটি মনে ধরে তাঁর। আগ্রহী হয়ে ওঠেন মহাকাশের নতুন ধরনের এক তারার কথা শুনে।
এডিংটন তাঁর বইয়ে শুনিয়েছেন হোয়াইট ডোয়ার্ফ বা শ্বেত বামনের গল্প। তারাটি সদ্যই ধরা পড়েছে জ্যোতির্বিদদের দুরবিনে। তাঁরা গবেষণা করে নিশ্চিত হয়েছেন, মহাকাশের কিছু তারা জীবনের শেষ দশায় গিয়ে শ্বেত বামনে পরিণত হয়েছে। তাঁদের হিসাব বলে, মহাকাশের সব নক্ষত্রই একদিন শ্বেত বামনে পরিণত হবে। তারপর ধীরে ধীরে জ্বালানি হারিয়ে একেবারে নিভে যাবে। এডিংটনেরও সেই মত।
কিন্তু বিষয়টাতে খটকা লাগে চন্দ্রশেখরের মনে। সত্যিই কি সব তারা একদিন শ্বেতবামনে পরিণত হবে?
কিছু তারা শ্বেত বামন দশায় জীবন শেষ করবে, অন্যগুলোর অন্য কোনো পরিণতিও হতে পারে! সত্যি বলতে কি, শ্বেত বামন তত্ত্বের জনকই বলা চলে এডিংটনকে। কিন্তু চন্দ্রশেখরের খটকাটা জেগেছিল ফাউলারের এক গবেষণার কথা জেনে। ফাউলারই প্রথম শ্বেত বামন নিয়ে প্রশ্ন তোলেন।
জ্যোতির্বিদরা নক্ষত্রের জীবন-মৃত্যুর হিসাব কষেছিলেন মহাকর্ষ বলকেই হিসেবে ধরে। কিন্তু শ্বেত বামনের ব্যাসার্ধ অনেক কম থাকে। তুলনায় ভর অনেক বেশি। তার মানে ঘনত্ব অনেক বেশি। হিসাব অনুযায়ী শ্বেত বামনের ভেতর প্রচুর মুক্ত ইলেকট্রন থাকার কথা। সেখানে চিরায়ত বলবিদ্যার দিয়ে ঠিকঠাক হিসাব করা কঠিন। কারণ অতি পারমাণবিক জগতে চিরয়াত বলবিদ্যা কাজ করে না। অত্যন্ত ঘন সেই শ্বেত বামনের ভেতর ইলেকট্রনগুলো কীভাবে ঠাসাঠাসি করে থাকে সেঠা একটা প্রশ্ন।

শ্বেত বামন

তবে এটাও ঠিক, ফাউলারের এই গবেষণা থেকে এডিংটনের একটা সমস্যার সমাধান হয়। এডিংটন বুঝতে পারছিলেন না এত বিশাল ঘনত্বে শ্বেত বামন স্থিতিশীল থাকে কীভাবে। বেশি ঘনত্বের বস্তর ভেতর কণাগুলো খুব কাছাকাছি থাকবে। তাই তাদের মধ্যে মহাকর্ষীয় বলও কাজ করবে বেশিমাত্রায়। এতে কণাগুলো আরো ঘনিষ্ঠ হতে চাইবে। ফলে ক্রমেই সংকুচিত হয়ে যাওয়ার কথা শ্বেত বামনের। কিন্তু বাস্তবে তা ঘটে না।
ফাউলার বললেন, শ্বেত বামনে যদি কোয়ান্টাম মেকানিক্স ব্যবহার করা যায়, তাহলে এর স্থিতিশীলতার রহস্য হয়তো খুঁজে পাওয়া যবে। তিনি বলেন, কোয়ন্টাম তত্ত্ব অনুয়ায়ী একই দশায় একই কণা খুব কাছাকাছি থাকতে পারে না। সুতরাং ইলেকট্রনগুলো পরস্পরকে বৈদ্যুতিক ও কোয়ান্টাম মেকানিক্সদুই ধরনের হিসাব থেকেই পরস্পরকে বিকর্ষণ করবে। ফলে তৈরি হবে ইলেকট্রনের বহির্মুখী চাপ।
আবার মহাকর্ষী আকর্ষণের কারণে গোটা শ্বেত বামনই সংকুচিত হতে চাইবে। সুতরাং একটা কেন্দ্রমুখী চাপ তৈরি হবে। এই ধরনের চাপ যদি সমান হয়, তাহলে কেউ কাউকে হারাতে পারবে না। তাই শ্বেত বামন স্থিতিশীল থাকবে।
চন্দ্রশেখর ফাউলারের গবেষণার কথাও জানতেন আবার এডিংটন যে সমস্যার কথা বলেছিলেন সেটাও তাঁর জানা। তিনি দুটো বিষয় নিয়েই ভাবলেন। তখন তাঁর মনে এল একটা ভিন্ন চিন্তা। শ্বেত বামনে যদি আইনস্টাইনের সাধারণ আপেক্ষিকতা ব্যবহার করা যায় তাহলে হিসাবটা কী আসে?
সুতরাং জাহাজে বসেই খাতা-কলম নিয়ে চলল হিসাব কষা এবং সেটা করতে গিয়েই একটা অদ্ভুত হিসাব হাজির হলো। গণিত বলছে, সব নক্ষত্রই শ্বেত বামনে পরিণত হবে না। শুধু সেইসব নক্ষত্রই শ্বেত বামনে পরিণত হবে, যাদের ভর সূর্যের ভরের ১.৪-এর কম। কিন্তু যদি নক্ষত্রের ভর ১.৪-এর বেশি হয় তাহলে আর ইলেকট্রনের সেই বহির্মুখী চাপ মহাকর্ষীয় চাপকে আর ঠেকিয়ে রাখতে পারবে না।
এই আবিষ্কার রোমাঞ্চিত করল মাত্র ২০ বছর বয়সী তরুণ চন্দ্রশেখরকে। সূর্যের ভরের ১.৪ গুণ সীমাই পরে জ্যোতির্পদার্থবিজ্ঞানে চন্দ্রশেখর লিমিট নামে বিখ্যাত হয়ে ওঠে।
চন্দ্রশেখর ইংল্যান্ডে পৌঁছে তাঁর এই আবিষ্কারের ওপর একটা পেপার (বৈজ্ঞানিক প্রবন্ধ) রেডি করলেন। তারপর বৈজ্ঞানিকদের এক সম্মেলনে তরুণ চন্দ্রশেখর তাঁর যুগান্তকারী আবিষ্কারের কথা ঘোষণা করলেন। কিন্তু এর জন্য বাহবা পাওয়ার বদলে দুনিয়ার বাঘা বাঘা বিজ্ঞানীর তোপের মুখে পড়তে হলো।

নিউট্রন নক্ষত্র

সবচেয়ে আক্রমণটা শানালেন জ্যোতির্বিদ আর্থার এডিংটন। বিজ্ঞানী মহলে তাঁর প্রভাব বিরাট। একদিন এক বৈজ্ঞানিক সম্মেলনে চন্দ্রশেখর জাহাজে বসে যে হিসাব কষেছিলেন সে কথা বললেন। দাখিল করলেন তার গাণিতিক তত্ত্বও। অনেকেই তাঁর হিসাব মানতে পারলেন না। চন্দ্রশেখরের কাছে জানতে চাওয়া হয়েছিল সূর্যের ভরের দেড় গুণের চেয়ে বেশি ভরের নক্ষত্র তাহলে কীভাবে মৃত্যুবরণ করবে?
চন্দ্রশেখর তার জবাব দিতে পারেননি। তাঁর তত্ত্বকে উড়িয়ে দিলেন তাঁর শিক্ষক এডিংটন। শোনালেন কিছু নরম-গরম কথা। অন্য বিজ্ঞানীরাও সমর্থন করলেন এডিংটনের। ক্ষোভে-দুঃখে চন্দ্রশেখর মহাকাশবিষয়ক গবেষণা ছেড়ে দেন। ব্রিটেন থেকে চলে যান আমেরিকায়।
সেদিন অবশ্য চন্দ্রশেখরের তত্ত্ব মনে ধরেছিল বেশ কয়েকজন তরুণ বিজ্ঞানীর। কিন্তু এডিংটনের ভয়ে সেদিন কেউ মুখ খুলতে পারেননি। তাঁরা নীরবে চন্দ্রশেখর লিমিট নিয়ে গবেষণা চালিয়ে যান।
আশির দশকে আমেরিকার ক্যালটেকের বিজ্ঞানী উইলিয়াম আলফ্রেড ফাউলার চন্দ্রশেখর লিমিটের যথার্র্থতা প্রমাণ করেন। তখনও চন্দ্রশেখর বেঁচে ছিলেন। তাই ৮৯৮৩ ফাউলারের সাথে চন্দ্রশেখরকেও নোবেল প্রাইজ দেওয়া হলো ৫৩ বছর আগে আবিষ্কার করা এক তত্ত্বের জন্য।

চলবে….

আগের সব পর্ব :

কৃষ্ণগহ্বর-১৩ : স্থানকালের বক্রতা যেখানে অসীম

কৃষ্ণগহ্বর-১২ : বলবাহী কণা, মৌলিক বল আর এদের আত্মীয়তার গল্প

কৃষ্ণগহ্বর-১১ : প্রতি কণার জগতে
কৃষ্ণগহ্বর-১০: কোয়ার্ক, নিউট্রিনো আর অন্যান্য কণিকা
কৃষ্ণগহ্বর-৯ : মূল কণিকাদের কথা 
কৃষ্ণগহ্বর-৮ : পরমাণুর কথা
কৃষ্ণগহ্বর-৭ : মহাকর্ষের কথা শোনে আলোও
কৃষ্ণগহ্বর-৬ : আপেক্ষিকতা ও আধুনিক মহাকর্ষ
কৃষ্ণগহ্বর-৫ : আলোর কচড়া
কৃষ্ণগহ্বর-৪ : নিউটনের কামান আর পৃথিবীর মুক্তিবেগ
কৃষ্ণগহ্বর-৩ : নিউটনের মহাকর্ষে
কৃষ্ণগহ্বর-২ : মহাকর্ষের পটভূমি
কৃষ্ণগহ্বর-১ : ফিরে দেখা ইতিহাস

 

 

Share.

মন্তব্য করুন