Download PhotoCard

সময় পরিমাপের ক্ষেত্রে এক নতুন মাইলফলক স্পর্শ করেছেন সিঙ্গাপুরের একদল পদার্থবিদ। তারা এমন একটি পারমাণবিক ঘড়ি তৈরি করেছেন যা অত্যন্ত নির্ভুলভাবে সময় গণনা করতে সক্ষম। তাত্ত্বিকভাবে এই ঘড়িটি একটানা ২৬০ বিলিয়ন বা ২৬ হাজার কোটি বছর চললেও মাত্র এক সেকেন্ডের হেরফের হবে। একটি মাত্র লুটেটিয়াম আয়ন ব্যবহার করে তৈরি এই ঘড়ির নির্ভুলতা পৌঁছেছে দশমিকের পর ১৯তম ঘর পর্যন্ত। বিজ্ঞান সাময়িকী 'ন্যাচার'-এ এই যুগান্তকারী গবেষণার তথ্য প্রকাশিত হয়েছে।

গবেষকদের তৈরি এই ঘড়িটি শুধু নিখুঁত সময়ই দেয় না, বরং মহাকর্ষের অতি সামান্যতম প্রভাবও চিহ্নিত করতে পারে। মাত্র কয়েক মিলিমিটার উচ্চতার পার্থক্যের কারণে সময়ের যে অতি সূক্ষ্ম তারতম্য ঘটে, তা-ও এই ঘড়িতে ধরা পড়ে। বিজ্ঞানীদের আশা, এই প্রযুক্তির মাধ্যমে পৃথিবীর ভূগর্ভস্থ কাঠামো অনুসন্ধান এবং ডার্ক ম্যাটারের মতো মহাজাগতিক রহস্য উদঘাটনে নতুন দিগন্ত উন্মোচিত হবে。

প্রাচীনকাল থেকেই মানুষ সূর্য, চাঁদ কিংবা দোলকের সাহায্যে সময় মেপে আসছে। তবে আধুনিক বিজ্ঞানের যুগে এই কাজটির জন্য পরমাণুর ওপর নির্ভর করা হয়। পরমাণুর ভেতরের ইলেকট্রন যখন এক শক্তিস্তর থেকে অন্য স্তরে স্থানান্তরিত হয়, তখন একটি নির্দিষ্ট কম্পাঙ্কের আলো শোষিত বা নির্গত হয়। এই নির্দিষ্ট কম্পনকে ভিত্তি করেই গড়ে উঠেছে পারমাণবিক ঘড়ির মূল প্রযুক্তি। ১৯৬০-এর দশক থেকে আন্তর্জাতিকভাবে সময়ের মান নির্ধারণে সিজিয়ামভিত্তিক ঘড়ি ব্যবহৃত হয়ে আসছে। পরবর্তীতে বিজ্ঞানীরা দৃশ্যমান লেজার রশ্মি ব্যবহার করে আরও দ্রুতগতির অপটিক্যাল অ্যাটমিক ক্লক বা আলোকীয় পারমাণবিক ঘড়ি তৈরি করেন, যা আলোকে কাজে লাগিয়ে সময়কে আরও সূক্ষ্মভাবে পরিমাপ করতে পারে।

তবে পারমাণবিক ঘড়ির ক্ষেত্রে একটি বড় চ্যালেঞ্জ হলো পারিপার্শ্বিক পরিবেশ। তাপ, চৌম্বক ও বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের মতো বাহ্যিক প্রভাবে ঘড়ির পরমাণুর আচরণে সামান্য পরিবর্তন আসে। এই সমস্যার সমাধান এনেছে লুটেটিয়াম নামের একটি ভারী মৌল। লুটেটিয়ামের অভ্যন্তরীণ শক্তিস্তরের পরিবর্তন ঘরের তাপমাত্রা বা বাইরের চৌম্বক ক্ষেত্রের প্রভাবে খুব একটা প্রভাবিত হয় না। তাছাড়া ভারী মৌল হওয়ায় উত্তপ্ত অবস্থাতেও এর গতি তুলনামূলক কম থাকে, যার ফলে গতিজনিত দ্বিতীয়-ক্রমের ডপলার পরিবর্তনও অনেকখানি কমে যায়।

এই ঘড়ির নির্ভুলতা নিশ্চিত করতে গবেষকেরা 'হাইপারফাইন অ্যাভারেজিং' নামের একটি বিশেষ কৌশল ব্যবহার করেছেন। এতে লেজার ও মাইক্রোওয়েভের পালাক্রমিক পালস ব্যবহার করে পরিমাপ করা হয়, যার ফলে অনাকাঙ্ক্ষিত বৈদ্যুতিক ও চৌম্বকীয় প্রভাবগুলো একে অপরকে নিষ্ক্রিয় বা বাতিল করে দেয়। এরপরও ঘড়িটির নির্ভুলতা শতভাগ নিশ্চিত করতে গবেষকেরা দুটি সম্পূর্ণ আলাদা ও স্বাধীন লুটেটিয়াম ঘড়ি তৈরি করেন। প্রায় ২০০ ঘণ্টা ধরে ঘড়ি দুটিকে একে অপরের সঙ্গে তুলনা করে পরীক্ষা করা হয়। এই পরীক্ষায় লেজারের সামান্যতম কম্পন এড়াতে একটি লেজার রশ্মিকে দুই ভাগে বিভক্ত করে একই সময়ে দুটি ঘড়িতে পাঠানো হয়। এর ফলে লেজারের সাধারণ কম্পন উভয় ঘড়িতে সমানভাবে কাজ করে এবং তুলনার সময় তা নিজে থেকেই বাতিল হয়ে যায়। পরীক্ষায় দুটি ঘড়ির ফলাফলই চমৎকারভাবে মিলে যায়।

গবেষণাটির নেতৃত্ব দিয়েছেন ন্যাশনাল ইউনিভার্সিটি অব সিঙ্গাপুরের পদার্থবিদ মারে ব্যারেট। তিনি জানান, লুটেটিয়ামের অনন্য বৈশিষ্ট্যের কারণে এই ঘড়িকে ভবিষ্যতে আরও বেশি নির্ভুল করা বিজ্ঞানীদের জন্য অত্যন্ত কঠিন একটি কাজ হবে। এই গবেষণার অন্যতম চমকপ্রদ দিকটি আলবার্ট আইনস্টাইনের আপেক্ষিকতার সাধারণ তত্ত্বের সঙ্গে সরাসরি সম্পর্কিত। আইনস্টাইনের তত্ত্ব অনুযায়ী, মহাকর্ষের টান যত বেশি শক্তিশালী হয়, সময় তত ধীরগতিতে চলে। সেই হিসেবে মেঝেতে রাখা একটি ঘড়ি টেবিলের ওপর রাখা ঘড়ির চেয়ে সামান্য ধীরগতিতে চলে। সিঙ্গাপুরের বিজ্ঞানীদের তৈরি ঘড়িটি এতটাই সংবেদনশীল যে, মাত্র প্রায় চার মিলিমিটার উচ্চতার পার্থক্যের কারণে দুটি আয়নের ঘড়ির গতিতে যে পরিবর্তন এসেছে, তা-ও শনাক্ত করা গেছে। পরীক্ষা চলাকালে এই মহাকর্ষীয় পার্থক্যের হিসাব সংশোধন করতে আয়নগুলোর উচ্চতা অত্যন্ত নিখুঁতভাবে পরিমাপ করতে হয়েছিল।

বিজ্ঞানীরা মনে করছেন, এই প্রযুক্তি আগামী দিনে ভূবিজ্ঞানে এক বৈপ্লবিক পরিবর্তন নিয়ে আসতে পারে। এই ঘড়ির একটি বহনযোগ্য সংস্করণ তৈরি করে পৃথিবীর বিভিন্ন স্থানে নিয়ে যাওয়া সম্ভব হলে মহাকর্ষের অতি ক্ষুদ্র পরিবর্তনগুলো মেপে ভূগর্ভের অদৃশ্য ভেতরের কাঠামো শনাক্ত করা যাবে। এর মাধ্যমে জীবন্ত আগ্নেয়গিরির নিচে ম্যাগমার গতিবিধি, টেকটোনিক প্লেটের সূক্ষ্ম পরিবর্তন কিংবা সমুদ্রপৃষ্ঠের উচ্চতার তারতম্য পর্যবেক্ষণ করা সম্ভব হবে। বিজ্ঞানের এই নতুন পদ্ধতিকে বলা হচ্ছে 'মিলিমিটার-স্কেল ক্রোনোমেট্রিক লেভেলিং'।