6.2 স্বতঃস্ফূর্ত বিকিরণ ও আলোর উৎস

সূচিপত্র ／ অধ্যায় 6: কোয়ান্টাম ক্ষেত্র

I. একটাই প্রক্রিয়া, তিন ধাপে: শক্তি সঞ্চয় → দোরগোড়া পেরিয়ে গুচ্ছায়ন → নিঃসরণ
যেকোনো “আলো বেরোনো” ঘটনাকে তিন ধাপে সংক্ষেপ করা যায়:

• সঞ্চয় (শক্তির মজুত রাখা)।
  শক্তি-সুতা তত্ত্ব (EFT)-এর “সুতা–সমুদ্র” ছবিতে পরমাণু, অণু, কঠিন ও প্লাজমা মানে টান-ঢিলের ভিন্ন ভিন্ন বিন্যাস। উত্তাপ, বৈদ্যুতিক ত্বরণ, বিম সংঘর্ষ কিংবা রাসায়নিক বিক্রিয়ায় ব্যবস্থা “উঁচুতে ওঠে” এবং টানের মজুত হিসেবে শক্তি জমা রাখে (উদ্দীপিত অবস্থা, ত্বরণিত অবস্থা, আয়নীভূত অবস্থা ইত্যাদি)।
• গুচ্ছায়ন (নিঃসরণের দোরগোড়া পেরোনো)।
  ভেতরের ফেজ অনুকূল এলাকায় এলে শক্তির সমুদ্রের পটভূমি-কম্পন হালকা ঠেলা দেয়; স্থানীয় ব্যবস্থা দোরগোড়া পেরিয়ে মজুত শক্তিকে সামঞ্জস্যপূর্ণ টান-তরঙ্গের খামে গুচ্ছায়—এটাই এক গুচ্ছ আলো (পথে এটি “তরঙ্গ” রূপে ভ্রমণ করে)।
  মূল কথা: গুচ্ছায়ন দোরগোড়া-নির্ভর। দোরগোড়ার নিচে “অর্ধেক” বেরোয় না; দোরগোড়া ছুঁতেই পূর্ণ এক গুচ্ছ হয়। উৎস-পক্ষে এই বিচ্ছিন্নতা-ই আলোর “প্যাকেটের” একটি মৌলিক কারণ।
• নিঃসরণ ও পরিবহন (পথের দোরগোড়া মেটানো)।
  ছেড়ে দেওয়ার পর কত দূর যাবে তা নির্ভর করে: খাম কতটা অটুট, তার ফ্রিকোয়েন্সি স্বচ্ছতার জানালায় আছে কি না, ও দিক/চ্যানেল মাধ্যমের সাথে মেলে কি না। শর্ত মিললে দূর যাত্রা; না মিললে কাছেই শোষিত, উষ্ণীকৃত বা বিচ্ছুরিত।
  গ্রাহক (ইলেকট্রন, অণু, ডিটেক্টর পিক্সেল) পেলে বন্ধ-গ্রহণের দোরগোড়াও পেরোতে হয়; এই দোরগোড়া অবিভাজ্য বলে গ্রহণ-পক্ষেও ঘটনাটি “এক গুচ্ছ করে” দৃশ্যমান হয়।

এক লাইনে: উৎস-দোরগোড়া বলে দেয় “কীভাবে ছাড়বে”; পথ-দোরগোড়া বলে দেয় “কত দূর যাবে”; গ্রাহক-দোরগোড়া বলে দেয় “কীভাবে ধরা পড়বে”। এই “দোরগোড়া-শৃঙ্খল” তরঙ্গগত চলনকে কণিকা-ধাঁচের লেনদেনের সাথে একীভূত করে।

II. কেন “স্বতঃস্ফূর্ত” — বাইরের আলো ছাড়াই নিঃসরণ ঘটে

• উদ্দীপিত অবস্থা টেকানো কঠিন। টানের দিক থেকে এই বিন্যাস “খরচসাপেক্ষ”; ফেজ “ছাড়ার অঞ্চলে” এলে স্বাভাবিকভাবেই নীচে নামতে চায়।
• সমুদ্রে সদা পটভূমি-কম্পন থাকে। শক্তির সমুদ্র কখনও স্থির নয়; ক্ষুদ্র-বিভবের বিস্তৃত কম্পন বারবার “দরজায় টোকার” কাজ করে।
• ঠিক দরজায় টোকা পড়লেই নিঃসরণ। ফেজ ঠিকঠাক হলে ছোট ঠেলাতেই দোরগোড়া পার হয়ে এক গুচ্ছ আলো বেরোয়।
• উদ্দীপিত বিকিরণ শুধু দোরগোড়া নামায়। সমফেজ বাহ্যিক তরঙ্গ দোরগোড়া কমিয়ে বহু নিঃসরণকে ফেজ-লকে একই বিন্যাসে আনে (লেজার)।

সুতরাং, স্বতঃস্ফূর্ত বিকিরণ হল উদ্দীপিত অবস্থা + পটভূমি-কম্পন + নিঃসরণ-দোরগোড়া—এই তিনের মিলিত ফল, কোনো “শূন্য থেকে জাদু” নয়।

III. আলোর প্রধান “উৎসরূপ” (ভৌত কারণ অনুযায়ী)
প্রতিটি শ্রেণি একই তিন ধাপ—সঞ্চয়–গুচ্ছায়ন–নিঃসরণ—মেনে চলে; পার্থক্য শুধু মজুত কোথা থেকে এলো, দোরগোড়া কীভাবে পেরোল, আর কোন চ্যানেলে বেরোল।

1. রেখা-বর্ণালী (পরমাণু/অণুতে স্তর-নামা):
   • মজুত: ইলেকট্রন বিন্যাস উঁচুতে তোলা (উদ্দীপনা; আয়নীকরণের পর ধরা পড়া)।
   • গুচ্ছায়ন: ফেজ ছাড়ার অঞ্চলে; পটভূমি-কম্পনে দোরগোড়া পার; সামঞ্জস্যপূর্ণ খাম বেরোয়; ফ্রিকোয়েন্সি “ভেতরের ছন্দে” স্থির।
   • নিঃসরণ: প্রায় সমদিকী; রেখা-প্রস্থ নির্ধারিত হয় আয়ু (কম → বেশি প্রস্থ) ও পরিবেশী অশান্তি (সংঘর্ষ, ক্ষেত্রের অমসৃণতা) দ্বারা।
   • বিলম্বিত আলো (ফ্লুরোসেন্স/ফসফোরোসেন্স): আংশিক-স্থিতিশীল স্তরে আটকে থাকলে “দরজা” দেরিতে খোলে; দেরি বা বহু-চ্যানেলের প্রতিযোগিতার পর নিঃসরণ।
2. তাপ-বিকিরণ (কালো-বস্তু ও তার নিকটতর):
   • মজুত: পৃষ্ঠে অগণ্য ক্ষুদ্র প্রক্রিয়ায় শক্তি আসা-যাওয়া।
   • গুচ্ছায়ন: অসংখ্য ক্ষুদ্র গুচ্ছ সীমানার অমসৃণতায় বারবার প্রক্রিয়াজাত হয়ে “কালো”র দিকে গড়; বিচ্ছিন্নতাগুলি গড়ে গড়ে এক হয়।
   • নিঃসরণ: বর্ণালীর আকৃতি তাপমাত্রা ঠিক করে; প্রায় সমদিকী; সামঞ্জস্য কম, তবে নিঃসরণক্ষমতা ও ধ্রুবণ পৃষ্ঠ-টান ও কর্কশতা প্রকাশ করে।
3. ত্বরণপ্রাপ্ত আধান থেকে বিকিরণ (সিঙ্ক্রোট্রন/বক্রতা ও ব্রেমস্ট্রালুং):
   • সিঙ্ক্রোট্রন/বক্রতা: আধান-বিম চৌম্বকক্ষেত্র বা বক্র পথে “ঘোরা”য় বাধ্য; টানের ভূপ্রকৃতি লাগাতার লিখে বদলায় এবং গুচ্ছ ছড়িয়ে দেয়—দিকনির্দেশ দৃঢ়, ধ্রুবণ প্রবল, বিস্তৃত বর্গ।
   • ব্রেমস্ট্রালুং: শক্তিশালী কুলম্ব ক্ষেত্রে হঠাৎ মন্থরে টানের ভূপ্রকৃতি তীব্র বদলায়; প্রশস্ত-বর্ণালী গুচ্ছ বেরোয়; ঘন ও উচ্চ-পরমাণু-সংখ্যা বস্তুতে প্রবল।
4. পুনঃসংযোজন/ধরা পড়া (মুক্ত ইলেকট্রন আয়নের “থলিতে”):
   • মজুত: আয়ন ইলেকট্রন ধরে “খরচসাপেক্ষ” অবস্থা থেকে “সাশ্রয়ী” অবস্থায় ফেরা।
   • গুচ্ছায়ন: শক্তি-ফারাক দোরগোড়া পেরিয়ে গুচ্ছ-নিঃসরণ।
   • নিঃসরণ: রেখা-শ্রেণি সুস্পষ্ট—নীহারিকা/প্লাজমার “নিয়ন-লাইট” স্বাক্ষর।
5. যুগল-বিলুপ্তি (বিপরীত জোড়া “গিঁট খোলা”):
   • মজুত: স্থিত বিপরীত-অভিমুখী জোড়া মিললে সূতা-খোলা।
   • গুচ্ছায়ন → নিঃসরণ: প্রায় সমগ্র মজুত দুটি (বা বেশি) বিপরীতমুখী গুচ্ছে রূপান্তরিত হয় (সংকীর্ণ বর্ণালী, জোড়ায় দিক); যেমন ~0.511 MeV-এর ফোটন-যুগল।
6. চেরেনকভ বিকিরণ (ফেজ-বেগের শঙ্খাকার শঙ্কু):
   • মজুত: মাধ্যমের ফেজ-বেগের চেয়ে দ্রুত আধানগতি।
   • গুচ্ছায়ন → নিঃসরণ: শঙ্কু-পৃষ্ঠ বরাবর ফেজ ক্রমাগত “ছিঁড়ে” নীল আভা-র গুচ্ছ গড়ে; শঙ্কুর কোণ মাধ্যমের ফেজ-বেগ নির্ধারণ করে।
   • চ্যানেল: পথ-দোরগোড়া ধারাবাহিকভাবে ফেজ-অধিক-বেগ অঞ্চলে রক্ষিত থাকার বিশেষ ঘটনা।
7. অরৈখিকতা ও মিশ্রণ (ফ্রিকোয়েন্সি রূপান্তর, যোগ/বিয়োগ-ফ্রিকোয়েন্সি, রামান):
   • মজুত: বাহ্যিক আলোকক্ষেত্র শক্তি দেয়; মাধ্যমের অরৈখিকতা শক্তি পুনর্বণ্টন করে।
   • গুচ্ছায়ন → নিঃসরণ: ফেজ-ম্যাচিং ও চ্যানেল মিলে গেলে নতুন ফ্রিকোয়েন্সি-র গুচ্ছ গড়ে (উদ্দীপিত বা স্বতঃস্ফূর্ত হতে পারে); দিক ও সামঞ্জস্য জ্যামিতি ও উপাদান-টানে নির্ভর।

IV. গভীর স্তর থেকে দৃশ্যমান তিন বৈশিষ্ট্য: রেখা-প্রস্থ, দিকনির্দেশ, সামঞ্জস্য

• রেখা-প্রস্থ: আয়ু কম হলে “ঠিক ফ্রিকোয়েন্সি” ধরার সময় কম—রেখা চওড়া হয়; পরিবেশ যত “অশান্ত” (সংঘর্ষ, ক্ষেত্র-কর্কশতা), ডিকোহেরেন্স তত বেশি—রেখা আরও চওড়া।
• দিকনির্দেশ/ধ্রুবণ: উৎসের নিকট-জ্যামিতি ও টান-ধাপের ঢাল নির্ধারণ করে। মুক্ত পরমাণুর স্বতঃস্ফূর্ত বিকিরণ প্রায় সমদিকী; চৌম্বকক্ষেত্র/কোলিমেটিং-চ্যানেল/ইন্টারফেসে তা অতি-দিশিক ও প্রবল-ধ্রুবিত হয়।
• সামঞ্জস্য: একবারের নিঃসরণ নিজেই সামঞ্জস্যপূর্ণ; বহুবার প্রক্রিয়াকরণে তাপ-আলোর মতো কম সামঞ্জস্য দেখা দেয়; উদ্দীপিত পদ্ধতিতে ফেজ-লক করলে সামঞ্জস্য খুব উঁচুতে ওঠে (লেজার)।

V. সব কম্পন “দূরযাত্রার আলো” হয় না: পথ-দোরগোড়া ছাঁকনির কাজ করে

• সামঞ্জস্য অপ্রতুল: খাম উৎসেই ভেঙে পড়ে—“গুচ্ছ-তরঙ্গ” গড়ে ওঠে না।
• জানালা ভুল: ফ্রিকোয়েন্সি শক্ত শোষণ-অঞ্চলে পড়ে—কাছেই গিলে ফেলে।
• চ্যানেল বেখাপ্পা: কম-ইম্পিড্যান্স করিডর নেই বা অভিমুখ মেলে না—শক্তি দ্রুত অপচয় হয়।

দূরপথের আলোকে তিনটি শর্তই দরকার: অখণ্ড খাম, ঠিক স্বচ্ছতার জানালা, ও মিল-খাওয়া চ্যানেল। বাকিদের অধিকাংশই কাছাকাছি “বুদবুদের” মতো ক্ষণস্থায়ী।

VI. বিদ্যমান তত্ত্বের সঙ্গে তুলনা

• আইনস্টাইনের স্বতঃস্ফূর্ত/উদ্দীপিত-সহগ। শক্তি-সুতা তত্ত্ব “স্বতঃস্ফূর্ত সম্ভাবনা”কে পটভূমি-টোকা + নিঃসরণ-দোরগোড়া হিসেবে, আর “উদ্দীপিত”কে ফেজ-লক + দোরগোড়া-হ্রাস হিসেবে দৃশ্যমান করে।
• কোয়ান্টাম তড়িৎগতিবিদ্যা (QED). এখানে আলো ক্ষেত্রের ক্বান্টা; মিথস্ক্রিয়া নির্ভুলভাবে গণনা করা হয়। শক্তি-সুতা তত্ত্ব গুচ্ছ-দোরগোড়া → পথ-দোরগোড়া → বন্ধ-গ্রহণ-দোরগোড়া—এই বস্তু-জ্যামিতিক ব্যাখ্যা দেয়: নিঃসরণ কেন বিচ্ছিন্ন, পরিবহন কেন সফল, সনাক্তকরণ কেন গুচ্ছ-ধাঁচে।
• ধ্রুপদি তড়িৎগতিবিদ্যা (“ত্বরণপ্রাপ্ত আধান বিকিরণ করে”). শক্তি-সুতা তত্ত্বের ভাষায়, টানের ভূপ্রকৃতি অবিরত পুনর্লিখিত হওয়ায় নিরন্তর গুচ্ছায়ন ও নিঃসরণ ঘটে।

VII. সংক্ষেপে

• স্বতঃস্ফূর্ত বিকিরণ ঘটে যখন উদ্দীপিত অবস্থা পটভূমি-কম্পনের ঠেলায় নিঃসরণ-দোরগোড়া পার হয়ে মজুত শক্তিকে এক গুচ্ছে বেঁধে ফেলে।
• আলো “গুচ্ছ গুচ্ছ” কেন: উৎস-গুচ্ছ-দোরগোড়া ও গ্রাহক-বন্ধ-দোরগোড়া—এই দুই-স্তরের বিচ্ছিন্নতা থেকে।
• আলো কোথা থেকে আসে: রেখা-বর্ণালী, তাপ-বিকিরণ, সিঙ্ক্রোট্রন/বক্রতা ও ব্রেমস্ট্রালুং, পুনঃসংযোজন, যুগল-বিলুপ্তি, চেরেনকভ, ও অরৈখিক রূপান্তর—সবই একই তিন ধাপের ভিন্ন “পরিবেশন পদ্ধতি”।
• রেখা-প্রস্থ–দিক–সামঞ্জস্য যৌথভাবে নির্ধারিত হয় আয়ু/পরিবেশ ও জ্যামিতি/টান দ্বারা।
• সব কম্পন দূর-আলো হয় না: অখণ্ড খাম, ঠিক জানালা, ও মিল-খাওয়া চ্যানেল—তিনটিই অপরিহার্য।

একটি চূড়ান্ত বাক্য: আলো হলো শক্তির সমুদ্রে গুচ্ছ-তরঙ্গ; বিচ্ছিন্নতা জন্মায় দোরগোড়া থেকে; উৎস রঙ ঠিক করে, পথ রূপ ঠিক করে, গ্রাহক গ্রহণ ঠিক করে।