শতবর্ষে লেসার

গোবিন্দ দাস

১৭ ডিসেম্বর, ২০১৭

১৯৬৯ সালের ২০শে জুলাইয়ের কথা। যেদিন চাঁদের মাটিতে প্রথম পা পড়েছিল মানুষের। চাঁদের মাটিতে প্রায় ঘণ্টা আড়াই কাটিয়ে পৃথিবীতে ফেরার প্রস্তুতি নিচ্ছেন নীল আর্মস্ট্রং এবং এডুইন অলড্রিন। চাঁদের মাটি ছাড়ার ঠিক আগে, তাঁরা চাঁদের মাটিতে পরপর ব‍‌সিয়ে দিলেন ছোট ছোট কয়েকটি প্রতিফলক। কাজ সেরে ফিরে এলেন পৃথিবীতে। তার দিন দশেক পরে ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের লিক্‌ অবজারভেটরির এক দল জ্যোতির্পদার্থবিজ্ঞানী তাঁদের টেলিস্কোপ তাক করলেন চাঁদের ঠিক সেই দিকে, যেখানে কয়েকদিন আগেই আঁকা হয়ে গিয়েছে মানুষের পায়ের ছাপ। টেলিস্কোপে জুড়ে দিলেন ছোট্ট একটি যন্ত্র। এবার তাতে পাঠালেন শক্তির এক স্পন্দন। ছোট্ট যন্ত্রটি থেকে বেরিয়ে গেল লাল আলোর এক সরু রশ্মিগুচ্ছ। আকাশ ভেদ করে মিলিয়ে গেল দূর মহাকাশে। আঘাত করল চাঁদের মাটিতে বসানো ঐ প্রতিফলকে। আবার ফিরে এলো পৃথিবীতে — ঐ টেলিস্কোপে। বিজ্ঞানীরা লক্ষ্য করলেন ঐ লাল আলোর এক অতি ক্ষীণ প্রতিফলন। চাঁদ থেকে ঐ আলো পৃথিবীতে আসতে সময় নিল এক সেকেন্ডের একটু বেশি। পৃথিবী থেকে ঐ আলো ছুঁড়ে দেওয়া এবং প্রতিফলিত আলোর পৃথিবীতে পৌঁছানোর মধ্যবর্তী সময় জেনে নিয়ে, বিজ্ঞানীরা হিসাব করে ফেললেন পৃথিবী থেকে চাঁদের দূরত্ব। তা অদ্ভুতভাবে মিলে গেল জানা দূরত্বের সঙ্গে। হেরফের এক ইঞ্চিরও কম! কী সেই আলো। যা ঘটালো এমন অসাধ্যসাধন।

হ্যাঁ। ঠিক ধরেছেন। লেসার আলোর কথাই বলছি। ওপরের ঘটনার নবছর আগে ১৯৬০ সালে, লেসার তৈরি করেছিলেন থিওডার মেইম্যান। তিনি তখন ক্যালিফোর্নিয়ার মালিবুতে হাগেস রিসার্চ ল্যাবরেটরিতে কর্মরত। বিজ্ঞান-প্রযুক্তির জগতে লেসার প্রযুক্তি যে একদিন হয়ে উঠবে ‘আলাদীনের আশ্চর্য প্রদীপ’ তা তখন ভেবে উঠতে পারেননি কেউ-ই। মেইম্যান নিজেও নন।

লেসারের ভাবনা অবশ্য শুরু হয় অনেক আগে। বিংশ শতাব্দীর বিশের দশকে। ইতিমধ্যে প্রকাশিত হয়েছে নীলস বোরের পরমাণু তত্ত্ব। পরমাণু থেকে আলোক নির্গত হবার প্রক্রিয়াটি তখনও রহস্যে ঢাকা। এটাও জানা ছিল যে, অত্যন্ত সরু রশ্মিগুচ্ছে সংহত তীব্রতর আলোর স্রোতও অল্প দূরত্বের ভিতরেই ছড়িয়ে পড়ে এবং শক্তি হারায়। প্রচলিত পদ্ধতির পথ ধরে আমার সৃষ্টি করতে পারি না একটি তীব্র, একাভিমুখী আলোর রশ্মিগুচ্ছ। এদিকে বোরের পরমাণু মডেল ও বিকিরণের ব্যাখ্যা তীব্র রেখাপাত করেছিল আইনস্টাইনের মনে। আইনস্টাইন বললেন, স্বতঃস্ফূর্ত বিকিরণ ছাড়াও আরও একপ্রকারের বিকিরণ আছে। সেটি হলো ‘উদ্দীপিত বিকিরণ’। ১৯১৭ সালে আইনস্টাইন প্রকাশ করলেন তাঁর ‘উদ্দীপিত বিকিরণ তত্ত্ব’। বর্তমানে আমরা যে লেসার ও মেসার সম্বন্ধে এত পরিচিত তাদের মূলনীতিটি প্রচ্ছন্নভাবে আভাসিত ছিল আইনস্টাইনের এই তত্ত্বে। লেসার নির্মাণের মূল তাত্ত্বিক ভিত্তিটি আমাদের জানিয়েছেন আইনস্টাইন। তারপর আমরা অতিক্রম করলাম একশোটি বছর।

কী বলতে চেয়েছিলেন আইনস্টাইন? আইনস্টাইন তাঁর প্রবন্ধে পরিহার করলেন সনাতনী পদার্থবিজ্ঞানের কঠোর কার্য-কারণ নীতি। প্রয়োগ করলেন সম্ভাব্যতার ধারণা। আইনস্টাইন ভাবলেন, তাপসীর সমতায় একটি কৃষ্ণবস্তুর মধ্যে আছে দুই স্তরবিশিষ্টি পরমাণু। একটি আলোককণা শোষণ করে কোনও পরমাণু নিম্ন শক্তি স্তর থেকে চলে যেতে পারে উচ্চ শক্তি স্তরে। আবার আলোক কণা বর্জন করে ফিরে আসতে পারে নিম্ন শক্তি স্তরে। পরমাণুটির উত্তেজনা-শক্তি যদি হয় আলোককণাটির শক্তির ঠিক সমান, তবে আলোককণা‍‌টি পরমাণুটিকে নিরুত্তেজিত করে — যার ফলে পরমাণুটি ফিরে আসে এক নিম্নতর শক্তি মাত্রায়। বেরিয়ে আসে একটি আলোককণা। এই নতুন আলোককণাটি ঠিক এর জন্মদাতারই মতো; কেবল শক্তিতে নয়, দশা এবং গতির অভিমুখেও। এই হলো উদ্দীপিত বিকিরণ। আইনস্টাইন বুঝতে পেরেছিলেন, শক্তি সঞ্চার হয়ে যাবার পরে উত্তেজিত পরমাণুগুলিকে যতক্ষণ সম্ভব ধরে রেখে তারপর সবগুলিকে নিরুত্তেজিত হতে বাধ্য করতে হবে। এভাবে একটি মাত্র আলোককণা থেকে তৈরি করা সম্ভব হবে কোটি কোটি আলোককণা। ফলে সৃষ্টি হবে কল্পনাতীত তীব্রতার একটি আলোক রশ্মিগুচ্ছ।

কিন্তু, প্রশ্ন হলো — কীভাবে এটি করা যাবে? কয়েক দশক ধরে কেউ এটি জানতেন না। ত্রিশের দশকে এই সূত্রে মূল্যবান ধারণা প্রকাশ করেন সোভিয়েত পদার্থবিদ ভি এ ফেব্রিকান্ত। তার অনেক পরে ১৯৫১ সালে উদ্দীপিত বিকিরণ তত্ত্বকে কাজে লাগিয়ে মাইক্রোওয়েভকে বিবর্ধিত করতে সমর্থ হলেন মার্কিন পদার্থবিদ চার্লস হার্ড টাউনস। টাউনস ‍‌তৈরি করলেন মেসার (MASER – Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation)। মেসারের তৈরি মাইক্রোওয়েভের কম্পাঙ্ক হতে পারে ১০০ কোটি থেকে ১০ হাজার কোটি। মেসার রশ্মিকে প্রথম কাজে লাগানো সম্ভব হলো ১৯৫৪ সালে। এখন নানা ধরনের মেসার আবিষ্কৃত হয়েছে। মহাকাশ গবেষণায়, বেতার জ্যোতির্বিজ্ঞানে নানাভাবে প্রয়োগ করা হচ্ছে মেসার। মেসারের মাইক্রোওয়েভের কম্পাঙ্ক মোটামুটি ৩০ কোটি থেকে ৩০০০০ কোটি হার্ৎজ। একে ব্যবহার করা হয় স্পন্দক, উৎপাদক ও বিবর্ধক হিসাবে।

অধ্যাপক টাউনস এরপর ১৯৫৮ সালে মাইক্রোওয়েভের বদলে আলোক তরঙ্গ ব্যবহার করে শক্তির উদ্দীপিত বিকিরণের দ্বারা আলোর তীব্রতা বর্ধনের প্রস্তাব দিলেন। আজকের দিনে আমরা যাকে বলছি লেসার, সেই লেসার তৈরির লক্ষ্যে শুরু হলো দৌড় প্রতিযোগিতা। কারা ছিলেন সেই প্রতিযোগিতায়? ছিলেন বেল টেলিফোন ল্যাবরেটরির ভিতরের এবং বাইরের এক ঝাঁক বিজ্ঞানী। সোভিয়েত বিজ্ঞানী এ এম প্রোখোরভ, এন জি বেসভ, মার্কিন পদার্থবিদ — চার্লস টাউনস, গর্ডন গাউন্ড, থিওডার মেইম্যান প্রমুখ। দৌড়ের পথটি মসৃণ ছিল না মোটেই। ছিল অনেক ধরনের জটিলতাও। সে এক দীর্ঘ কাহিনি! থাক সে কথা।

১৯৬০ সালের ১৬ই মে তারিখে লেসার (LASER – Light Amplification by Stimulated Emission of Radition) বানাতে সক্ষম হলেন থিওডার মেইম্যান। লেসার বানাতে মেইম্যান ব্যবহার করেছিলেন অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইডের কেলাস রুবি। লেসারের তৈরি আলোর কম্পাঙ্ক হতে পারে ১ কোটি। ঐ একই বছরে বেল ল্যাবরেটরিতে তৈরি হলো হিলিয়াম-নিয়ন লেসার। ১৯৬২ সালে জেনারেল ইলেকট্রিক ল্যাবের রবার্ট হল তৈরি করলেন ডায়োড লেসার। ডায়েড লেসার তৈরিতে ব্যবহার হলো অর্ধপরিবাহী গ্যালিয়াম আর্সেনাইড। বিগত পাঁচ দশকে তৈরি হয়েছে নানা ধরনের লেসার।

 সলিড স্টেট লেসার : রুবি লেসার

 লিকুইড লেসার : রোডামাইন 6G

 গ্যাস লেসার : হিলিয়াম — নিয়ন লেসার, কার্বন ডাই অক্সাইড লেসার

 সেমিকন্ডাকটর লেসার : হাইব্রিড সিলিকন লেসার, জয়োড লেসার

 কেমিক্যাল লেসার : হাইড্রোজেন ফ্লুওরাইড লেসার

 অন্যান্য লেসার : ফ্রি ইলেকট্রন লেসার, রমন লেসার, এক্স-রে লেসার, গ্যাস ডিনামিক লেসার।

আমাদের চারপাশের দৃশ্যমান আলোর সঙ্গে লেসার আলোর বিস্তর পার্থক্য। লেসার আলোর গুচ্ছ দীর্ঘপথ অতিক্রম করলেও তার ব্যাসের বিশেষ পরিবর্তন ঘটে না। এই লেসার আলোর গুচ্ছকে অত্যন্ত ক্ষুদ্র পরিসরে — কয়েক বর্গ মাইক্রোমিটারে কেন্দ্রীভূত করা সম্ভব। অত্যন্ত তীব্র এই আলো একবর্ণী এবং একমুখী। লেসার আলোর ক্ষমতা-স্তর হতে পারে প্রায় ১ লক্ষ ওয়াট। শক্তি প্রায় ৫০ হাজার জুল। লেসার আলো কোনও বিন্দুতে কেন্দ্রীভূত হয়ে তৈরি করতে পারে প্রায় ১০ হাজার ডিগ্রি সেলসিয়াস উষ্ণতা। কঠিনতম ধাতুটিকেও নিমেষে বাষ্পে বদলে দিতে পারে লেসার। এতো সব বিশেষত্বের কারণে বিগত প্রায় ছয় দশকে লেসার আলোর ব্যবহারের ক্ষেত্র ক্রমশ বিস্তৃত হয়েছে। লেসার হয়ে উঠেছে আমাদের কাছে ‘আলাদীনের আশ্চর্য প্রদীপ’।

কীভাবে তার আভাস দেওয়া যাক অতি সংক্ষেপে। লেসারের ব্যবহার ছড়িয়ে গেছে বিজ্ঞান ও প্রযুক্তির প্রায় সকল ক্ষেত্রে। চিকিৎসা, রসায়ন, জীববিদ্যা, পদার্থবিদ্যা, হলোগ্রাফি, আবহাওয়াবিদ্যা, বাস্তব্যবিদ্যা, জ্যোতির্বিদ্যা, প্রযুক্তিবিদ্যার বিভিন্ন ক্ষেত্র, যোগাযোগ ব্যবস্থা, দূর নিয়ন্ত্রণ, অটোমেশন, সামরিক প্রযুক্তি, বিনোদন ইত্যাদি।

আগেই বলেছি, লেসার প্রথম তৈরি হয়েছে ১৯৬০ সালে। ঠিক তার অল্পদিন পর থেকেই লেসার ব্যবহার হচ্ছে চোখ এবং ত্বকের চিকিৎসায়। সময় যত এগিয়েছে, চিকিৎসাশাস্ত্রের নতুন নতুন ক্ষেত্রে অপরিহার্য হয়ে উঠেছে লেসার। জেনারেল, প্ল‌্যাস্টিক ও কার্ডিওভাস্কুলার সার্জারি, নিউরো সার্জারি, ইউরোলজি, গাইনিকোলজি, ডেনটিস্ট্রি, গ্যাসট্রোএনটেরোলজি, অর্থোপেডিকস ইত্যাদি।

শিল্পের নানা ক্ষেত্রে ছড়িয়ে আছে লেসারের বিচিত্র ব্যবহার। ওয়েল্ডিং, ড্রিলিং, কাটিং, অ্যানিলিং-এর কাজে লেসারের ব্যবহার ক্রমশ বেড়েই চলেছে। একটি ধাতুকে লেসারের সাহায্যে কাটা যাচ্ছে এমনভাবে যেন কেক কাটছি আমরা। মাইক্রো-ইলেকট্রনিক্স শিল্পেও লেসার ব্যবহার হচ্ছে ব্যাপকভাবে। অর্ধপরিবাহী চিপের সাহায্যে ইলেকট্রনিক সার্কিট তৈরির সময় অবঞ্ছিত পদার্থগুলিকে দূর করার কাজে ব্যবহার হচ্ছে লেসার।

লেসারের প্রতিফল‍‌নের ধর্মকে কাজে লাগিয়ে তৈরি হয়েছে লেসার রেডার। এই রেডারের সাহায্যে জ্যোতির্বিদ্যা ও মহাকাশবিদ্যায় দূরত্ব পরিমাণ করা যাচ্ছে নিখুঁতভাবে। রকেটের কঠিন জ্বালানি বাষ্পীভূত করার কাজে, দূরের গ্রহ-উপগ্রহের পৃষ্ঠতল পর্যবেক্ষণের কাজে ব্যবহার হচ্ছে লেসার। হাওয়াই দ্বীপে কেক-১১ টেলিস্কোপে ‘গাইড স্টার’ তৈরি হয়ে‍‌ছে লেসার আলোর সাহায্যে।

ভূ-পদার্থবিদ্যাতেও দেখা যাচ্ছে লেসারের ব্যবহার। লেসারের সাহায্যেই আমরা জানতে পেরেছি, মহাদেশগুলি বছরে সরে যাচ্ছে প্রায় চার থেকে পাঁচ সেন্টিমিটার।

সামরিক ক্ষেত্রে লেসারের প্রথম ব্যবহার ১৯৭২ সালে, ভিয়েতনাম যুদ্ধের সময়। অ্যান্টি মিসাইল অস্ত্র হিসাবে লেসারের ব্যবহার প্রথম খতিয়ে দেখা হয় রোনাল্ড রেগনের ‘স্টার ওয়ার’ প্রোগ্রামে। শত্রুপক্ষের মিসাইল ধ্বংস করার কাজে, রাতে শত্রুপক্ষের অবস্থান জানতে ব্যবহার হচ্ছে লেসার। তৈরি হয়েছে লেসার-রাইফেল, লেসার-পিস্তল এবং লেসার-বম্ব।

হ‍‌লোগ্রাফি প্রযুক্তি কোনওভাবেই সম্ভব নয় লেসার ছাড়া। লেসার-হলোগ্রাফির সাহায্যে তৈরি করা যাচ্ছে বস্তুর ত্রিমাত্রিক ছবি। হলোগ্রাফির প্রয়োগের ক্ষেত্র ও ক্রমশ বিস্তৃত হচ্ছে। তথ্য সংরক্ষণ, গোপন তথ্য আদান-প্রদান, হলোগ্রাফিক মাইক্রোস্কোপি ও ইন্টারফেরোমেট্রি প্রভৃতি ক্ষেত্রে ব্যবহার হচ্ছে হলোগ্রাফি। চিকিৎসাবিজ্ঞানকে উন্নততর করতে হলোগ্রাফি প্রযুক্তির অবদান বিস্ময়কর। এন্ডোস্কোপি, ডেনটিস্ট্রি, ইউরোলজি, অপথ্যালমোলজি, ওটলজি, অর্থোপেডিক্স এবং প্যাথোলজিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহার হচ্ছে হলোগ্রাফি প্রযুক্তি।

১৯৭৪ সালে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের ওহিও-এর এক সুপারমার্কেট চেক-আউট কাউন্টারে ব্যবহার হলো অটোমেটেড লেসার স্ক্যানিং মেশিন। এই ধরনের মেশিনের এই প্রথম ব্যবহার। ইউনিভার্সাল প্রোজেক্ট কোড, যাকে আমরা বলি ‘বারকোড’ তা স্ক্যান করার কাজে আজ সর্বত্র ব্যবহার হচ্ছে লেসার বারকোড স্ক্যানার মেশিন।

‘উদ্দীপিত বিকিরণ তত্ত্ব’-এর ব্যবহারিক প্রয়োগ এভাবেই মানুষের নানা কল্যাণ সাধন করছে। আবিষ্কারের একশো বৎসর পরেও এই তত্ত্ব ইঙ্গিত দিচ্ছে আরও নতুন নতুন উদ্ভাবনের। সত্যিই আজ লেসার হয়ে উঠেছে ‘আলাদীনের আশ্চর্য প্রদীপ’।

Featured Posts

Advertisement