ইলেকট্রনঃ এক, না বহু? – হুইলার-ফেইনম্যান বিতর্ক

হিসেব করে জানা গেছে আমাদের প্রত্যক্ষগোচর ব্রহ্মাণ্ডে মোটের ওপর ১০^৮২ খানা পরমাণু আছে। তার মানে, পর্যায়সারণিতে যতগুলো মৌল আছে তার প্রতিটিতে অন্তত একখানা করে ইলেকট্রন আছে এই হিসেবে আমাদের প্রত্যক্ষগোচর ব্রহ্মাণ্ডে মোট ইলেকট্রনের সংখ্যাটা হবে অন্তত ১-এর পিঠে ৮২টা শূন্য বসালে হয় তত।

কিন্তু তাই কি? তত্ত্বীয় পদার্থবিজ্ঞানী জন হুইলার (১৯১১-১৯৮৮) একটা তত্ত্বের কথা বলেছিলেন। তাঁর প্রস্তাব অনুযায়ী, আসলে একটাই ইলেকট্রন আছে। কেবল দেখলে মনে হয় অনেক। তার কারণ ইলেকট্রনটি কালের দিক থেকে আগেপিছে ভ্রমণ করছে।

খুহ বিদঘুটে শোনাচ্ছে? কিন্তু ভেবে দেখুন, অন্যান্য মৌলকণার মতো ইলেকট্রনদেরও কিন্তু একটার থেকে আরেকটাকে আলাদা করা যায় না। তাদের প্রত্যেকের ঋণাত্মক চার্জ সমান, তাদের ভর সমান, স্পিন (নিজস্ব কৌণিক ভরবেগ) সমান। একটা ইলেকট্রনের জায়গায় অন্য ইলেকট্রন রাখলে আপনি ধরতেই পারবেন না। ইলেকট্রনের বিপরীত কণা হল পজিট্রন। তাদের বেলাতেও সেই কথা। তাদেরও একজনের থেকে আরেকজনকে আলাদা করে চেনা যায় না। অদ্ভুত ব্যাপার হচ্ছে, ইলেকট্রনদের সঙ্গে তাদের প্রভেদ কেবল এই যে তাদের চার্জটা ধনাত্মক। এইসব ভেবেচিন্তেই হুইলার প্রস্তাব দিয়েছিলেন, ইলেকট্রন আর পজিট্রন কণা“গুলো” আসলে একটাই কণা – কালের দিকে এগোলে সেটা ঋণাত্মক, পেছোলে ধনাত্মক।
রিচার্ড ফেইনমানকে (১৯১৮-১৯৮৮) তিনি হুইলার এই ধারণার কথা জানিয়েছিলেন।“ধরুন, কালে এবং দেশে (স্পেস) যেসব বিশ্বরেখার সম্মুখগতি নিয়ে সচরাচর আমরা ভাবনাচিন্তা করি, সেগুলো কালের দিক থেকে কেবল ওপরদিকে না উঠে প্রকাণ্ড এক গেরো পাকাল; আর এবার আমরা সেই গেরোটাকে কেটে ফেললাম। নির্দিষ্ট এক সময়ের সঙ্গে সম্পর্কিত একটা তল দিয়ে সেটাকে কাটা হল। তখন বহু সংখ্যক বিশ্বরেখা দেখতে পাব, যেগুলো বহু বহু ইলেকট্রনের প্রতিনিধি – তফাত কেবল এক জায়গায়। একটা বিভাগে এটা যদি একটা সাধারণ ইলেকট্রনের বিশ্বরেখা হয়, আর অন্য একটা বিভাগে যদি সে বিপরীত রূপ ধারণ করে ভবিষ্যত থেকে ফিরে আসে – তখন কিন্তু আমরা প্রকৃত সময়ের সাপেক্ষে, চারটি প্রকৃত গতিবেগের সাপেক্ষে, একটা ভুল সংকেত পাব। আর সেই সংকেতটা কিন্তু চার্জের চিহ্ন বদলে দেওয়ারই সামিল। সুতরাং ওর গতিপথের ওই অংশটার আচরণ হবে পজিট্রনেরই মতন। অর্থাৎ একটাই পুরোনো কণা কালসরণি বেয়ে এতবার আগু-পিছু করছে যে সেটা আমাদের বোধাতীত। খুবই মজাদার এ ব্যাখ্যা, সন্দেহ নেই; কিন্তু এটা সত্য হওয়ার সম্ভাবনা কার্যত শূন্য।
ফেইনমান বলেছিলেন, কিন্তু ব্রহ্মাণ্ডে যত ইলেকট্রন আছে, তত পজিট্রন তো নেই। ব্রহ্মাণ্ডে পদার্থর পরিমাণ প্রতি-পদার্থর চেয়ে বেশি। হুইলারের কথা যদি ঠিক হত, অর্থাৎ একটাই মৌল কণা কালে আগু-পিছু করছে বলেই পজিট্রন আর ইলেকট্রনের সংখ্যা অনেক বলে মনে হয়, তাহলে কিন্তু ওদের সংখ্যার মধ্যে সমতা থাকত। কিন্তু হিসেব তো তা বলছে না। জবাবে হুইলার বলেছিলেন, হয়তো ওই হিসেব-বহির্ভূত কণাগুলো প্রোটন কিংবা ওইরকম কিছুর মধ্যে ঢাকা পড়ে গেছে। বিষয়টা একেবারেই মানস-পরীক্ষার আওতাভুক্ত হলেও ফেইনম্যান কিন্তু এটাকে মোটেই উড়িয়ে দেননি। তিনি একটা গবেষণাপত্রে লিখেছিলেন, পজিট্রনকে কালের মধ্যে আগু-পিছু করা ইলেকট্রন রূপে ব্যাখ্যা করা সম্ভব। তিনি লিখেছিলেন, “ইলেকট্রন একটাই, এই ধারণাটাকে আমি খুব গুরুত্ব দিইনি, কিন্তু পজিট্রনগুলোকে যে ভবিষ্যতের দিক থেকে অতীতের দিকে ভ্রাম্যমান ইলেকট্রন কণা হিসেবে বর্ণনা করা যায়, তাঁর এই পর্যবেক্ষণটা আমি নিয়েছিলাম। ওটা আমি চুরি করেছিলাম!”
• সূত্র: , ‘ELECTRONS, TIME TRAVEL, ANTIMATTER, RICHARD FEYNMAN, PHYSICS, POSITRONS, WEIRD AND WONDERFUL’, APRIL 16, 2024, Space and Physics