কণার স্পিন আসলে কী?

লেখক : কে. এম. শরীয়াত উল্লাহ

স্পিন মানে ঘুর্ণন। একটা ফুটবল হাতের আঙুলের ডগায় নিয়ে রোনালডো যে ঘুর্ণি দিলো তাকে বলে ফুটবলের স্পিন। একটি নির্দিষ্ট অক্ষের সাপেক্ষে ঘুরাঘুরি। আবিষ্কার হলো ইলেকট্রন প্রোটন ও নিউট্রন। এগুলো যেহেতু কণা তাই এগুলোকে ঐ ফুটবলের সাথে তুলনা করা যেতে পারে। মানে একটা ফুটবলকে ঘুরালে এটি যেমন একটি অক্ষের সাপেক্ষে ঘুরতে থাকে, একটি কণাও একটি অক্ষের সাপেক্ষে ঘুরার কথা।

আসলেই এমনটি হয় কিনা তা যাচাই করার জন্য বিজ্ঞানী অটো স্টার্ন ও বিজ্ঞানী ওয়াল্টার গার্লেক 1920 এর আশেপাশে একটি পরীক্ষা করেন যা ইতিহাসে Stern-Gerlach Experiment নামে পরিচিত। সেই পরীক্ষার ফলাফলের হিসেবে দেখা যায় যে যদি কোনো কণা আসলেই নির্দিষ্ট কোনো অক্ষের সাপেক্ষে ঘুরে তাহলে তার ঘুর্ণন গতি, শুন্যস্থানে আলোর গতির থেকেও বেশি হয়ে যায়। কিন্তু আইন্সটাইন এর স্পেশাল থিওরি অব রিলেটিভিটির দ্বিতীয় স্বীকার্য হলো- আলোর বেগই সর্বোচ্চ। এর থেকে বেশি বেগ কোনো বস্তু দ্বারা অর্জন সম্ভব নয়। তাহলে এখান থেকে বলা যায় যে কোনো কণা আসলে বাস্তবে ঘুরে না। কিন্তু ঐ যে আগে বিজ্ঞানীরা একে আদর করে স্পিন ডাকত, এখনও একে স্পিনই ডাকে তবে এর অর্থ আলাদা।

স্পিন বলতে আসলে যা বুঝায় তা হচ্ছে, ভিন্ন ভিন্ন দিক থেকে কোয়ান্টাম কণাকে দেখতে কেমন দেখায়।

(ক) স্পিন 0

যদি একটি কণাকে যে দিক থেকেই দেখা হোক না কেন, সব দিক থেকেই এক রকম দেখায় তাহলে সেই কণার স্পিন বলা হয় 0। যেমন একটি ডট। একে ঘুরালেও একে একই রকম দেখাবে।

(খ) স্পিন 1

যদি একটি কণাকে 360 ডিগ্রি ঘুরানোর ফলে আবার পূর্বের মতো দেখায় তাহলে সেই কণার স্পিন বলা হয় 1। যেমন তাসের একটি ডেকে থাকা Ace।

(গ) স্পিন 2

যদি একটি কণাকে 180 ডিগ্রি ঘুরানোর ফলে আবার পূর্বের মতো দেখায় তাহলে সেই কণার স্পিন বলা হয় 2। যেমন তাসের একটি ডেকে থাকা King।

(ঘ) স্পিন 1/2

যদি একটি কণাকে 720 ডিগ্রি ঘুরানোর ফলে আবার পূর্বের মতো দেখায় তাহলে সেই কণার স্পিনকে বলা হয় 1/2। হ্যা, ভগ্নাংশ।

এখন প্রশ্ন হতে পারে, 720 ডিগ্রি ঘুরালে কেন আগের অবস্থানে আসবে? এমন কী আদৌ সম্ভব? 360 এর মধ্যেই চলে আসার কথা না? উত্তর হচ্ছে 720 ডিগ্রিতে যা আসবে তা 360 ডিগ্রিতে না আসাও সম্ভব। নিচে থাকা মোবিয়াস স্ট্রিপটি দেখো। একটি কণা এখান থেকে যাত্রা শুরু করে আবার পূর্বের অবস্থানে ফিরে আসতে তাকে স্ট্রিপটি দুইবার চক্কর দিতে হচ্ছে মানে 720 ডিগ্রি।

তো, সবশেষে যা বুঝাতে চাচ্ছি, তা হলো, স্পিন মানে ঘুর্ণণ না।