শূন্যে ভেসে থাকার বিজ্ঞান বা ম্যাজিকগুলো একটা সময় আমাদেরকে পুলকিত করলেও বর্তমানে ইন্টারনেটের কল্যাণে এই ম্যাজিকগুলোর ট্রিকস আমাদের জানা। ফলে বর্তমানে শূন্যে ভেসে থাকার ম্যাজিকগুলো আমাদেরকে খুব একটা প্রলুব্ধ করে না।
কিন্তু আপনাকে যদি বলা হয়, কোনো প্রকার ট্রিকস ছাড়াই একটি বস্তুকে সত্যিকার অর্থে শূন্যে ভাসিয়ে রাখা সম্ভব, তাহলে হয়তো আপনি কিছুটা প্রলুব্ধ হবেন। আপনারা হয়তো ভাসমান বালক কিংবা গ্লোভ দেখেছেন। এগুলো কিন্তু সত্যিকার অর্থে শূন্যে ভেসে থাকে, যাকে বলে ল্যাভিটেশন। একটি বস্তুকে বিভিন্নভাবে শূন্যে ভাসিয়ে রাখা সম্ভব।
শূন্যে ভেসে থাকার বিজ্ঞান
শব্দের মাধ্যমে কোনো বস্তুকে শূন্যে ভাসিয়ে রাখাকে বলে “অ্যাকোস্টিক ল্যাভিটেশন”। ম্যাগনেটের মাধ্যমে শূন্যে ভাসিয়ে রাখাকে বলে “ম্যাগনেটিক ল্যাভিটেশন”।
আবার কোনো বস্তুকে অতিরিক্ত ঠান্ডা করেও শূন্যে ভাসিয়ে রাখা সম্ভব। আজকের আলোচনায় বিভিন্ন প্রকার ল্যাভিটেশন (শূন্যে ভেসে থাকার বিজ্ঞান) সম্পর্কে আলোচনা করা হবে। আমি জুম্মান, আছি আপনাদের সাথে। আপনারা দেখছেন “বিজ্ঞান পাইছি”।
আরও পড়ুনঃ কোয়ান্টাম এন্টেঙ্গেলমেন্ট Quantum Entanglement & Bell’s inequality theorem
হাইড্রোডাইনামিক লেভিটেশন (Hydrodynamic levitation)
যেকোনো বস্তু এই গ্রাভিটির কারণে নিচে পড়ে যায়। এখন আমরা যদি গ্রাভিটিকে পাশ কাটাতে পারি তবে একটি বস্তু ভাসবে বা ল্যাভিটেড করবে। ল্যাভিটেশনের সবচেয়ে সহজ উদাহরণ হচ্ছে হাইড্রোডাইনামিক লেভিটেশন। এখন পানি ছাড়া অদৃশ্য কোনো কারণে যদি বস্তুটি ভেসে থাকে, তবে সেটাকে ম্যাজিকাল মনে হবে।
এমন ক্ষেত্রে দরকার হবে একটি হেয়ার ড্রাইয়ার এবং একটি পিংপং বল। হেয়ার ড্রাইয়ারের ঊর্ধ্বমুখী বাতাসের ফলে একটি পিংপং বল গ্রাভিটির বিপরীতে বাতাসে ভেসে থাকে। পানি এবং বাতাস, এই দুই ক্ষেত্রেই একটি প্রশ্ন সামনে আসে এবং তা হচ্ছে, পানি কিংবা বাতাসের ঊর্ধ্বমুখী বলের কারণে কোনো একটি বস্তু উপরে যাবে, এটা ঠিক আছে।
কিন্তু একটি স্থানে স্থির থাকছে কীভাবে? কেন আনস্টেবল হয়ে পড়ে যাচ্ছে না? এ ক্ষেত্রে বস্তুর স্থির থাকার বিষয়টি বার্নোলির প্রিন্সিপালের মাধ্যমে ব্যাখ্যা করা হয়, যা প্রেসার এবং ফ্লোয়িং ফ্লুইডের সম্পর্ক ব্যাখ্যা করে। যাই হোক, পানি কিংবা বাতাসের প্রভাব ছাড়াও ভিন্নভাবে বস্তুকে শূন্যে ভাসিয়ে রাখা যায়, যা দেখতে সত্যিকার অর্থেই ম্যাজিকাল মনে হয়।
অ্যাকোস্টিক ল্যাভিটেশন
এক্ষেত্রে প্রথমেই সামনে আসে “অ্যাকোস্টিক ল্যাভিটেশন”। অ্যাকোস্টিক ল্যাভিটেশন (শূন্যে ভেসে থাকার বিজ্ঞান) ক্ষেত্রে শব্দের মাধ্যমে কোনো বস্তুকে শূন্যে ভাসিয়ে রাখা হয়। এই ধরনের ল্যাভিটেশনের সুবিধা হচ্ছে, সলিড এবং লিকুইড—এই দুই ধরনের বস্তুকে ল্যাভিটেড করা যায়। একই বৈশিষ্ট্যসম্পন্ন দুটি সাউন্ড ওয়েভ যখন বিপরীত দিক থেকে আসে, তখন সাউন্ড ওয়েভ দুটি একত্রিত হয়ে “স্ট্যান্ডিং ওয়েভ” বা স্থিরতরঙ্গ তৈরি করে।
স্থিরতরঙ্গের নির্দিষ্ট কিছু পয়েন্টে প্রেসার অপরিবর্তিত থাকে, যাকে বলা হয় “নোড”। আর যেখানে প্রেসার পরিবর্তন হয়, তাকে বলা হয় “অ্যান্টি-নোড”। এখন কোনো একটি বস্তুকে শূন্যে ভাসিয়ে রাখার ক্ষেত্রে নোডের দিকে আমাদের লক্ষ্য করতে হবে।
স্থিরতরঙ্গের নোডের অংশগুলো হচ্ছে নিউট্রাল পয়েন্ট, অর্থাৎ এখানে প্রেসারের ভারসাম্য বজায় থাকে। যার ফলে নোড অংশে কোনো বস্তু রাখলে বস্তুটি সেখানেই আটকে থাকে।
এই বিষয়টি আরও ভালোভাবে বুঝতে একটি উদাহরণ কল্পনা করুন। একজন মানুষের দুই হাত ধরে দুজন মানুষ যদি সমান শক্তিতে বিপরীত দিকে টানতে থাকে, তবে মানুষটি কোনো দিকে যাবে না। অর্থাৎ মাঝখানের মানুষটির উপর পর্যাপ্ত বল প্রয়োগ করা সত্ত্বেও মানুষটি তার স্থানে স্থির থাকে। কারণ, দুই দিক থেকে বল প্রয়োগের পরিমাণ সমান।
স্থির তরঙ্গের ক্ষেত্রেও ঠিক এমনটাই ঘটে। নোডের দুই দিকেই সমান শক্তির প্রেসার বিরাজ করে, যার ফলে নোডে থাকা বস্তুটি এদিকেও যায় না, সেদিকেও যায় না। বরং নোডে অবস্থান করে। অ্যাকোস্টিক ল্যাভিটেশনের ক্ষেত্রে হাই ফ্রিকোয়েন্সি সাউন্ড ব্যবহার করা হয়, অর্থাৎ মানুষের শ্রবণ সীমার বাইরে শব্দ ব্যবহার করা হয়। যার ফলে শব্দ তৈরি হলেও সে শব্দ মানুষ শুনতে পারে না।
অ্যাকোস্টিক ল্যাভিটেশনের ক্ষেত্রে নোডগুলো কোথায় রয়েছে, তা ধোঁয়া, পানির স্প্রে কিংবা সাইলিং ইমেজিং এর মাধ্যমে সহজে দেখা যায়। আবার দ্বিমাত্রিক সারফেসের ক্ষেত্রে বালুর মাধ্যমে নোডগুলো দেখা যায়। যেমন, সাউন্ড ওয়েভের দ্বিমাত্রিক দৃশ্যায়নের ক্ষেত্রে যে স্থানে বালু এসে জমা হয়, সেটাই হচ্ছে নোড।
আরও পড়ুনঃ সেকেন্ড নির্ণয় ইতিহাস Time keeping history and Second definition
সাধারণ অ্যাকোস্টিক ল্যাভিটেশনে (শূন্যে ভেসে থাকার বিজ্ঞান) র ক্ষেত্রে কোনো বস্তুকে শুধুমাত্র উপরে-নিচে করা যায়। তবে চারদিক থেকে শব্দ তৈরি করার মাধ্যমে বস্তুর মুভিং এক্সেস বাড়ানো সম্ভব। অ্যাকোস্টিক ল্যাভিটেশনের মাধ্যমে যেহেতু লিকুইডকে ভাসিয়ে রাখা যায়, ফলে বিভিন্ন সেনসিটিভ কেমিক্যাল রিয়েকশন পর্যবেক্ষণের ক্ষেত্রে এই ল্যাভিটেশন (শূন্যে ভেসে থাকার বিজ্ঞান) ব্যবহার করা যেতে পারে।
তাছাড়া যে সকল এক্সপেরিমেন্টের ক্ষেত্রে স্পর্শের বিষয়টি এড়িয়ে যেতে হয়, সেই ক্ষেত্রেও এই ল্যাভিটেশন (শূন্যে ভেসে থাকার বিজ্ঞান) খুবই কার্যকর। তবে অ্যাকোস্টিক ল্যাভিটেশনের ক্ষেত্রে সীমাবদ্ধতা হচ্ছে, এটি খুব ভারী বা বড় বস্তুকে ভাসাতে পারে না।
যেমন, লিকুইডের পরিমাণ বেশি হলে তা চ্যাপ্টা হয়ে চারদিকে ছিটকে যায়। তবে ছোট পরিসরে স্পর্শহীন বিভিন্ন কাজের ক্ষেত্রে অ্যাকোস্টিক ল্যাভিটেশন (শূন্যে ভেসে থাকার বিজ্ঞান) যথেষ্ট কার্যকর।
ম্যাগনেটিক ল্যাভিটেশন (Magnetic levitation)
বড় সাইজের বস্তু ল্যাভিটেড করার ক্ষেত্রে সামনে আসে “ম্যাগনেটিক ল্যাভিটেশন”। চুম্বকের মাধ্যমে কোনো বস্তুকে শূন্যে ভাসিয়ে রাখার কৌশলটি খুবই সহজ। আমরা জানি, যেকোনো চুম্বকের দুটি মেরু বিদ্যমান থাকে।
উত্তর মেরু এবং দক্ষিণ মেরু। চুম্বকের বিপরীত মেরু পরস্পরকে আকর্ষণ করে এবং সমমেরু পরস্পরকে বিকর্ষণ করে। এখন সমমেরু পরস্পরকে বিকর্ষণ করে এই বিষয়টি কাজে লাগিয়ে সহজেই কোনো বস্তুকে শূন্যে ভাসিয়ে রাখা সম্ভব।
কিন্তু এই ক্ষেত্রে সবচেয়ে বড় চ্যালেঞ্জ হিসেবে সামনে আসে ভাসমান বস্তুটিকে স্থিতিশীল রাখা। অবশ্য এই চ্যালেঞ্জ অতিক্রম করে বর্তমানে ম্যাগলেভ ট্রেন ঘণ্টায় প্রায় ৬০০ কিলোমিটার গতিতে চলাচল করছে। ম্যাগলেভ ট্রেনের ক্ষেত্রে ইলেকট্রোম্যাগনেট ব্যবহার করা হয়।
আমরা জানি, চুম্বক শক্তি এবং বিদ্যুৎ শক্তি এই দুইটি আসলে একই জিনিস, যার ফলে এদেরকে একসাথে বলা হয় তড়িৎ চুম্বকীয় বল বা ইলেকট্রোম্যাগনেটিক ফোর্স। তার মানে আপনি চুম্বক থেকে বিদ্যুৎ তৈরি করতে পারবেন। আবার বিদ্যুতের মাধ্যমে কোনো পরিবাহককে চুম্বকের রূপান্তর করতে পারবেন।
এখন বিদ্যুতের মাধ্যমে কোনো বস্তুকে চুম্বকের রূপান্তর করার বিষয়টিকে বলা হয় ইলেকট্রোম্যাগনেট। আপনি একটি বস্তুর চারপাশে তার পেঁচিয়ে সেই তারের দুই প্রান্তে একটি ব্যাটারি সংযুক্ত করলে তার কুণ্ডলীটি চুম্বকের মতো আচরণ করবে। এবং এটিই হচ্ছে ইলেকট্রোম্যাগনেট।
ইলেকট্রোম্যাগনেটের ক্ষেত্রে সুবিধা হচ্ছে, চুম্বকের মেরু আপনি আপনার ইচ্ছেমতো পরিবর্তন করতে পারবেন। তড়িৎ প্রবাহের দিক পরিবর্তন করলেই ইলেকট্রোম্যাগনেটের মেরু পরিবর্তন হয়ে যায়।
এখন ম্যাগলেভ ট্রেনে থাকা ইলেকট্রোম্যাগনেটের মেরু পরিবর্তনের বিষয়টি নিয়ন্ত্রণে থাকার ফলে বিভিন্নভাবে প্রকৌশল করা হয়। এর মাধ্যমে ম্যাগলেভ ট্রেনকে সারফেস থেকে একটি নির্দিষ্ট উচ্চতায় রেখে নির্দিষ্ট দিকে স্থিতিশীলভাবে চালনা করা যায়।
অন্যদিকে, ভাসমান বিভিন্ন খেলনার ক্ষেত্রেও চুম্বকের সমমেরু বিকর্ষণের বিষয়টিকে ব্যবহার করা হয়। তবে বস্তুটিকে স্থিতিশীল রাখার জন্য বিভিন্ন ধরনের প্রকৌশল করতে হয়।
ভাসমান বাল্বের ক্ষেত্রে অনেকের মনে প্রশ্ন আসতে পারে, ম্যাগনেটিক ল্যাভিটেশনের ফলে বাল্ব না হয় ভাসছে, কিন্তু বাল্বটি জ্বলছে কীভাবে? এতে তো কোনো প্রকার তার সংযুক্ত নেই।
এই ক্ষেত্রে বাল্বে বিদ্যুৎ সরবরাহ করা হয় ওয়্যারলেস প্রযুক্তিতে। আপনি একটি তার কুণ্ডলীর সাথে বিদ্যুৎ সংযুক্ত করলে তার কুণ্ডলীর চারপাশে একটি চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি হয়।
এখন এই চৌম্বক ক্ষেত্রের মধ্যে যদি অন্য একটি তার কুণ্ডলী আনা হয়, তবে দ্বিতীয় তার কুণ্ডলীতে প্রভাব তৈরি হয়। ফলে দ্বিতীয় তার কুণ্ডলীতে কোনো ডিভাইস সংযুক্ত করলে সেটি সক্রিয় হয়ে ওঠে।
এমন তারবিহীন বিদ্যুৎ সরবরাহের মাধ্যমেই ভাসমান বাল্ব জ্বলে থাকে। ওয়্যারলেস পাওয়ার ট্রান্সমিশন খুবই স্বল্প দূরত্বে কাজ করে। তবে রেজোন্যান্স নামক একটি বিষয় মেনে এই দূরত্ব বাড়ানো যায়।
যাইহোক, চুম্বকের মাধ্যমে আরেক ধরনের ল্যাভিটেশন (শূন্যে ভেসে থাকার বিজ্ঞান) রয়েছে, যাকে বলা হয় কোয়ান্টাম ল্যাভিটেশন।
কোয়ান্টাম ল্যাভিটেশন
এক্ষেত্রে বিদ্যুৎ পরিবাহী কোনো পদার্থকে অতিরিক্ত ঠান্ডা করে একটি চুম্বকের ওপর রাখলে বস্তুটি সেই চুম্বকের ওপর ভেসে থাকে। শুধু যে ভেসে থাকে তা-ই নয়, বস্তুটি চুম্বক বরাবর চলাচলও করতে পারে।
কোনো একটি পরিবাহককে যখন অতিরিক্ত ঠান্ডা করা হয়, তখন এটি সুপার কন্ডাক্টরে পরিণত হয়। অর্থাৎ, সেই বস্তুতে তড়িৎ প্রবাহের ক্ষেত্রে কোনো বাধা থাকে না। একে বলে রেজিস্ট্যান্স শূন্য।
সুপার কন্ডাক্টরের একটি বৈশিষ্ট্য হলো, এর মধ্যে দিয়ে চৌম্বক ক্ষেত্রের রেখাগুলো অতিক্রম করতে পারে না। যার ফলে, সুপার কন্ডাক্টরকে যখন চুম্বকের ওপর রাখা হয়, তখন চুম্বকের চৌম্বক ক্ষেত্রের রেখাগুলো সুপার কন্ডাক্টরকে অতিক্রম করতে পারে না।
ফলে, এটি সুপার কন্ডাক্টরের ওপর বিপরীতমুখী বল প্রয়োগ করে। চৌম্বক ক্ষেত্রের রেখাগুলো সুপার কন্ডাক্টরের পাশ দিয়ে বেঁকে যায়, যাকে বলা হয় মেজনার ইফেক্ট।
এখন চৌম্বক রেখাগুলোর বিপরীতমুখী বলের ফলে সুপার কন্ডাক্টর ভেসে থাকে। এক্ষেত্রে অবশ্য সুপার কন্ডাক্টর স্থিতিশীল থাকে না। বরং চৌম্বক ক্ষেত্র থেকে বেরিয়ে যাওয়ার প্রবণতা থাকে।
তবে স্থিতিশীল ল্যাভিটেশনের জন্য সুপার কন্ডাক্টরের মধ্যে কিছুটা অমসৃণতা রাখা হয়। যেন সেই অংশ দিয়ে চৌম্বক ক্ষেত্রের রেখাগুলো অতিক্রম করতে পারে। ফলে সুপার কন্ডাক্টর চুম্বকের চৌম্বক ক্ষেত্রের মধ্যে আটকে যায়। একে বলা হয় কোয়ান্টাম লকিং।
এভাবেই সুপার কন্ডাক্টর চুম্বকের ওপর ভাসতে পারে এবং একই সাথে চৌম্বক রেখাগুলোর বরাবর চলাচল করতে পারে।
ল্যাভিটেশনের সারকথা
কোনো একটি বস্তুকে আপনি যেভাবেই ল্যাভিটেড করেন না কেন, মূল বিষয়টি হচ্ছে গ্রাভিটিকে ওভারকাম করা।
কোনো এক অদৃশ্য শক্তি যখন এই কাজটি করে, তখন তা আমাদের মনে অসীম কৌতূহলের জন্ম দেয়। কিন্তু যারা এই অদৃশ্য শক্তির মেকানিজম বুঝতে পারেন, তাদের কাছে বিষয়টি স্বাভাবিক।
আর যারা বুঝতে পারেন না, তাদের কাছে বিষয়টি অলৌকিক কিংবা ম্যাজিক বলে মনে হয়।
শব্দ ও ল্যাভিটেশন
আমাদের প্রতিদিনকার জীবনের সবচেয়ে কমন বিষয় সম্ভবত শব্দ। শব্দ কীভাবে তৈরি হয়? শব্দ দেখতে কেমন? কেন মাধ্যম ভেদে শব্দের প্রকৃতি ভিন্ন?
Comments ১