আপনি যদি একটি কণা ত্বরণকারীর কথা ভাবেন, তাহলে মনে আসতে পারে CERN-এর লার্জ হ্যাড্রন কোলাইডার (LHC): একটি বহু বিলিয়ন-ডলার কলোসাস যা কয়েক ডজন মাইল চওড়া এবং মহাবিশ্ব কীভাবে কাজ করে তা আনলক করার নামে আন্তর্জাতিক সীমানা অতিক্রম করে।
কিন্তু কণা ত্বরণকারী অনেক রূপ নেয়। বর্তমানে বিশ্বে 30,000 টিরও বেশি এক্সিলারেটর রয়েছে। যদিও তাদের মধ্যে কিছু — LHC সহ — মহাবিশ্বের রহস্য উন্মোচন করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে, বিশাল সংখ্যাগরিষ্ঠের অনেক বেশি পার্থিব উদ্দেশ্য রয়েছে। উজ্জ্বল আলোর রশ্মি তৈরি করা থেকে শুরু করে ইলেকট্রনিক্স তৈরি করা, শরীরের ইমেজ করা এবং ক্যান্সারের চিকিৎসা করা সবকিছুর জন্য এগুলি ব্যবহার করা হয়। একটি হাসপাতাল মাত্র কয়েক লক্ষ ডলারে একটি রুম আকারের মেডিকেল এক্সিলারেটর কিনতে পারে। এবং, গত মাসে, বিজ্ঞানীরা তালিকায় আরেকটি কৌতূহলী সংযোজন করেছেন: এখনও পর্যন্ত ক্ষুদ্রতম কণা ত্বরক।
পদার্থবিদরা একটি মুদ্রার আকারের একটি এক্সিলারেটর তৈরি করেছেন, 18 অক্টোবর প্রকৃতিতে তাদের কাজ প্রকাশ করেছেন৷ এই ডিভাইসটি কেবলমাত্র একটি প্রযুক্তিগত ডেমো, তবে এর নির্মাতারা আশা করছেন এটি আরও ছোট অ্যাক্সিলারেটরের গেটওয়ে খুলে দেবে যা একটি সিলিকন চিপে ফিট হতে পারে৷
“আমি এই গবেষণাপত্রটিকে সত্যিই আকর্ষণীয় এবং দুর্দান্ত পদার্থবিদ্যা বলে মনে করি, এবং এটি এমন একটি প্রচেষ্টা যা দীর্ঘদিন ধরে চলছে,” বলেছেন হাওয়ার্ড মিলচবার্গ, মেরিল্যান্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের একজন পদার্থবিদ, যিনি গবেষণার সাথে জড়িত ছিলেন না। .
এই মিনি-অ্যাক্সিলারেটরটি নিছক একটি লিলিপুটিয়ান এলএইচসি নয়। এর অপারেশনাল ক্যালেন্ডারের উপর নির্ভর করে, LHC একটি বড় বৃত্তের চারপাশে প্রোটন বা সীসা পরমাণুর নিউক্লিয়াস আগুন দেয়। এই ক্ষুদ্রাকৃতির ত্বরণকারী পরিবর্তে একটি সরল রেখার নিচে ইলেক্ট্রনগুলিকে আগুন দেয়।
অন্যান্য রৈখিক ইলেকট্রন অ্যাক্সিলারেটর প্রচুর বিদ্যমান রয়েছে, যার মধ্যে সবচেয়ে বিখ্যাত এখন-চূর্ণ করা দুই-মাইল-লম্বা স্ট্যানফোর্ড লিনিয়ার কোলাইডার রয়েছে। ঐতিহ্যগতভাবে, ইলেকট্রন এক্সিলারেটররা তাদের প্রজেক্টাইলগুলিকে ধাতব গহ্বরের মাধ্যমে শুট করে, সাধারণত তামা থেকে তৈরি করে, যার মধ্যে মোচড়ানো ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ক্ষেত্র রয়েছে। এইভাবে চেম্বারগুলি বৈদ্যুতিক তরঙ্গে সার্ফারের মতো কণাগুলিকে ধাক্কা দেয়।
যাইহোক, কিছু পদার্থবিজ্ঞানী বিশ্বাস করেন যে এই পুরানো ধাঁচের এক্সিলারেটরগুলি আদর্শ নয়। ধাতব গহ্বর ত্রুটি প্রবণ হয়. এগুলি অদম্য এবং বড় সরঞ্জামের প্রয়োজন৷ গবেষকদের নতুন অ্যাক্সিলারেটর পরিবর্তে ইলেক্ট্রনগুলিকে ধাক্কা দেওয়ার জন্য সুনির্দিষ্ট লেজার শট ব্যবহার করে।
পদার্থবিদরা 1960 সাল থেকে লেজার এক্সিলারেটর তৈরি করার চেষ্টা করছেন। আলোর অধ্যয়নের উল্লেখ করে ফটোনিক অ্যাক্সিলারেটর বলা হয়, তারা তাদের গহ্বর-ভিত্তিক প্রতিরূপের তুলনায় ছোট এবং আরও ব্যয়-দক্ষ হতে পারে। কিন্তু শুধুমাত্র গত দশকে লেজারগুলি সুনির্দিষ্ট এবং সাশ্রয়ী মূল্যের হয়ে উঠেছে এমনকি পরীক্ষামূলক ফোটোনিক অ্যাক্সিলারেটরও ব্যবহারিক হতে পারে।
তাদের ছোট করে, তারপর, তার নিজস্ব সিরিজের ভয়ঙ্কর বাধা নিয়ে আসে। একটি বড় বাধা ছিল যে প্রকৌশলীদের কাছে একটি মিনি এক্সিলারেটরের ক্ষুদ্র অংশগুলি তৈরি করার জন্য প্রয়োজনীয় অত্যাধুনিক প্রযুক্তি ছিল না।
গবেষকরা তৈরি করার চেষ্টা করেছেন মুদ্রা আকারের এক্সিলারেটর নিন। প্রথমত, এটি একটি ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপ থেকে পুনঃনির্ধারিত অংশ ব্যবহার করে ইলেকট্রন তৈরি করে। তারপরে, ডিভাইসটি ইলেক্ট্রনগুলিকে একটি কলোনেডের নীচে ঠেলে দেয়: কয়েকশত সিলিকন স্তম্ভের দুটি সারি, প্রতিটি মাত্র 2 মাইক্রোমিটার লম্বা, সারির মধ্যে আরও ছোট ফাঁক সহ। একটি লেজার স্তম্ভের শীর্ষে আঘাত করে, বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র তৈরি করে যা ভিতরে চাপা ইলেক্ট্রনগুলিকে বাড়িয়ে তোলে – অন্তত কাগজে।
জার্মানির ফ্রেডরিখ-আলেকজান্ডার-ইউনিভার্সিটি এরলাঞ্জেন-নর্নবার্গের একজন পদার্থবিদ এবং কাগজের লেখকদের একজন টমাস ক্লোবা বলেছেন, “পর্যাপ্ত সূক্ষ্মতার সাথে এই জাতীয় ছোট বৈশিষ্ট্যগুলি তৈরি করা অত্যন্ত চাহিদাপূর্ণ।” “আপনার সত্যিই সেরা-অফ-দ্য-লাইন ডিভাইসগুলির প্রয়োজন…এগুলি সস্তা ডিভাইস নয়, এবং এইগুলি 90 এর দশকে উপলব্ধ ডিভাইস নয়।”
কিন্তু চিপ বানোয়াট সবসময় অগ্রসর হয়. এখন, Chlouba এবং তার সহকর্মীরা সেমিকন্ডাক্টর উত্পাদনের জগতে ইতিমধ্যেই প্রচলিত কৌশলগুলির উপর নির্ভর করতে পারে। তারা একটি সফল প্রোটোটাইপ তৈরি করেছে। ডিভাইসটি প্রতি সেকেন্ডে প্রায় 1 ইলেক্ট্রন সরবরাহ করতে পারে, কণা অ্যাক্সিলারেটরের মান অনুসারে একটি ছোট ট্রিকল। (আপনার বাড়ির গড় ডিভাইসের ভিতরের গড় তার চার কোটি গুণ বেশি ইলেকট্রন বহন করে।) তাছাড়া, ইলেকট্রনগুলির একটি পুরানো-স্টাইলের ক্যাথোড রে টিউব টেলিভিশনের ভিতরের মতো একই শক্তি রয়েছে: আবার, কণা ত্বরক মান অনুসারে একটি পিটেন্স।
ফলস্বরূপ, “আমি জানি না এটি কতটা ব্যবহারিক হতে পারে,” মিলচবার্গ বলেছেন। কলোনেডের নিচে আরও ইলেকট্রন বসানো শটগানের বিস্ফোরণ দিয়ে বুলসিতে আঘাত করার মতো হবে, তিনি বলেছেন।
প্রকৃতপক্ষে, Chlouba এটা স্পষ্টভাবে স্পষ্ট করে দেয় যে তিনি এবং তার সহকর্মীরা বাস্তব-বিশ্বের অ্যাপ্লিকেশনের মতো কিছুর জন্য এই এক্সিলারেটর ব্যবহার করা থেকে অনেক দূরে। যদি তারা এটি করতে চায়, তাদের অনেক বেশি শক্তি সহ আরও অনেক ইলেকট্রন তৈরি করতে হবে। মিলচবার্গ বলেছেন ইলেকট্রনের ব্যাচগুলি তাদের নেতিবাচক বৈদ্যুতিক চার্জগুলিকে আলাদা না করে কোলোনেডের নীচে একসাথে ফিট করতে পারে কিনা তাও স্পষ্ট নয়।
কিন্তু গবেষকরা যদি এই বাধাগুলি অতিক্রম করতে সফল হন, ক্লোবা কণা ত্বরণকারীর জন্য অনেকগুলি অ্যাপ্লিকেশন কল্পনা করতে পারে যা একটি স্ট্যান্ডার্ড সিলিকন চিপে সাজানো যেতে পারে। চিকিৎসা পেশাদাররা ইতিমধ্যেই ত্বকের ক্যান্সারের চিকিৎসার জন্য ইলেক্ট্রন এক্সিলারেটর ব্যবহার করেন। এটি মাথায় রেখে, কিছু ডাক্তার একটি অ্যাক্সিলারেটর কল্পনা করতে পারেন যা এন্ডোস্কোপের মাধ্যমে শরীরের ভিতরে ঢোকানোর জন্য যথেষ্ট ছোট। “এটি ছোট, সস্তা এবং সব জায়গায় ফিট,” ক্লোবা বলেছেন৷
