গেরার্ডুস হুফ্‌ট

গেরার্ডুস হুফ্টের জন্ম ১৯৪৬ সালের ৫ জুলাই ডেন হেলডারে, তবে বেড়ে ওঠা নেদারল্যান্ডস সরকারের আসন দ্য হ্যাগ শহরে। তিনি পরিবারের তিন সন্তানের মধ্য দ্বিতীয় ছিলেন। তার দাদী ছিলেন নোবেল পুরস্কার বিজয়ী ফ্রিৎস জের্নিকের বোন এবং তার দাদা পিটার নিকোলাস ভ্যান কাম্পেন ছিলেন লাইডেন বিশ্ববিদ্যালয়ের প্রাণিবিজ্ঞান বিভাগের একজন সুপরিচিত প্রফেসর। তার চাচা নিকো ভ্যান কাম্পেন ইউট্রেখ্ট বিশ্ববিদ্যালয়ের তাত্ত্বিক পদার্থবিজ্ঞান বিভাগের একজন প্রফেসর ইমেরেটাস ছিলেন। হুফ্টের মা সেসময় নারী অধিকার উন্নত না থাকার কারণে বিজ্ঞানবিষয়ক পেশায় যেতে পারেন নি,[1] তবে একজন সামুদ্রিক প্রকৌশলীকে বিয়ে করেছিলেন[1]। পরিবারের পদাঙ্ক অনুসরণ করে হুফ্টও অল্প বয়সে বিজ্ঞানে আগ্রহী হন। তার প্রাথমিক বিদ্যালয়ের একজন শিক্ষক যখন তাকে জিজ্ঞেস করেছিলেন যে তিনি বড় হয়ে কি হতে চান, তখন কিশোর গেরার্ড সাহসের সঙ্গে ঘোষণা করেছিলেন, "একজন মানুষ যে সবকিছু জানে।" [1]

প্রাথমিক বিদ্যালয়ের পাঠ শেষ করে গেরার্ড হুফ্ট ডাল্টন লাইসিয়াম বিদ্যালয়ে যোগদান করেন। বিদ্যালয়টি ডাল্টন শিক্ষা পদ্ধতি অনুসারে পরিচালিত হত, যা হুফ্টের জন্য উপকারী হয়েছিল। তিনি সহজেই বিজ্ঞান এবং গণিত কোর্সে উত্তীর্ণ হন, তবে ভাষাশিক্ষা কোর্সে উত্তীর্ণ হতে কষ্ট করতে হয়। অবশ্য তিনি ইংরেজি, ফরাসি, জার্মান, শাস্ত্রীয় গ্রিক এবং লাতিন ভাষার কোর্সে উত্তীর্ণ হতে পেরেছিলেন। ১৬ বছর বয়সে তিনি দ্বিতীয় ডাচ গণিত অলিম্পিয়াডে রৌপ্য পদক অর্জন করেন। [1]

১৯৬৪ সালে উচ্চবিদ্যালয়ের পরীক্ষায় উত্তীর্ণ হওয়ার পর গেরার্ডুস হুফ্ট ইউট্রেখ্ট বিশ্ববিদ্যালয়ের পদার্থবিজ্ঞান কোর্সে ভর্তি হন। লাইডেন নিকটবর্তী হওয়া সত্ত্বেও তিনি ইউট্রেখ্টকে বেছে নেন, কারণ সেখানে তার চাচা অধ্যাপনা করতেন, এবং হুফ্ট তার বক্তৃতাগুলিতে উপস্থিত থাকতে চেয়েছিলেন। হুফ্ট বিজ্ঞানের পড়াশোনায় এত মনোযোগী ছিলেন, যে তার বাবা জোর করে তাকে ইউট্রেচ্স্ট স্টুডেন্টেন কর্পস ছাত্র সংঘে যোগ দিতে বাধ্য করেন, যেন হুফ্ট পড়াশোনার বাইরেও অন্য কিছু করতে পারেন। তার বাবার ভাবনা সামান্য বাস্তবায়িত হয়েছিল; হুফ্ট বিশ্ববিদ্যালয়ের নৌকা বাইচ ক্লাব "ট্রিটন"-এ যোগ দেন এবং নৌকার কাণ্ডারী হতে সক্ষম হন। এছাড়া হুফ্ট তাদের বিজ্ঞান ক্লাব "ক্রিস্টিয়ান হাইগেনস" এর মাধ্যমে বিজ্ঞান শিক্ষার্থীদের একটি জাতীয় সম্মেলন অনুষ্ঠান করেন।

পড়াশোনা চলাকালে হুফ্ট সিদ্ধান্ত নেন যে তিনি তত্ত্বীয় পদার্থবিদ্যার মূল বিষয়, তার মতে মৌলিক কণা, এর ওপর গবেষণা করবেন। তবে তার চাচা এই বিষয়টি এবং বিশেষ করে এর অনুশীলনকারীদের কোন কারণে পছন্দ করতেন না। তাই ১৯৬৮ সালে যখন তার doctoraalscriptie (মাস্টার্স থিসিসের ডাচ সমতুল্য) রচনার সময় আসে, তখন হুফ্ট নবনিযুক্ত অধ্যাপক মার্টিনুস ভেল্টমানের অধীনে কাজ শুরু করেন। ভেল্টমান ইয়াং-মিলস তত্ত্বের অভিজ্ঞ গবেষক ছিলেন, যা সেসময় একটি প্রান্তীয় বিষয় ছিল, কারণ ধারণা করা হত যে এর পুন:স্বাভাবিকীকরণ করা যায় না। ভেল্টমান হুফ্টকে দায়িত্ব দেন অ্যাডলার-বেল-জ্যাকিভ অ্যানোমালি নিয়ে গবেষণা করার, যার মূল বিষয় ছিল নিরপেক্ষ পাই মেসনের অবক্ষয় তত্ত্বের একটি অসংগতি; প্রচলিত যুক্তিমতে এদের ফোটনে ক্ষয় হয়ে যাওয়া অসম্ভব, কিন্তু বাস্তব পর্যবেক্ষণে দেখা যায় পাই মেসনের অবক্ষয়ের প্রধান পথই হচ্ছে ফোটন ক্ষয়। এই অসংগতি সমাধানের কোন উপায় সেসময় জানা ছিল না, এবং হুফ্টও কোন সমাধান দিতে ব্যর্থ হন।

১৯৬৯ সালে মার্টিনুস ভেল্টমানকে উপদেষ্টা হিসেবে নিয়ে হুফ্ট ডক্টরেটের গবেষণা শুরু করেন। ভেল্টমান যে বিষয়ে কাজ করছিলেন হুফ্টও সেই কাজে অংশ নেন, অর্থাৎ ইয়াং-মিলস তত্ত্বের স্বাভাবিকীকরণ। ১৯৭১ সালে তার প্রথম গবেষণাপত্র প্রকাশিত হয়।[2] এতে তিনি দেখান কিভাবে ভরবিহীন ইয়াং-মিলস ক্ষেত্রগুলিকে স্বাভাবিক করা যায়, এবং এর বিস্তারসমূহের আন্তসম্পর্ক প্রতিপাদন করেন (যা পরবর্তীতে আন্দ্রেই স্লাভনভ এবং জন সি. টেইলর দ্বারা সরলীকৃত হয়ে স্লাভনভ-টেইলর আইডেনটিটি হিসাবে পরিচিত হয়েছে)।

এই গবেষণা বিশ্বব্যপী সুবিদিত হয়নি, তবে ভেল্টমান বুঝতে পারেন যে তিনি যে সমস্যাটি নিয়ে কাজ করছিলেন সেটির সমাধান হয়ে গিয়েছে। ভেল্টমান এবং হুফ্ট সম্মিলিত নিবিড় প্রচেষ্টায় মাত্রিক নিয়মিতকরণ কৌশল গঠন করেন। দ্রুতই হুফ্টের দ্বিতীয় গবেষণা প্রকাশযোগ্য হয়ে ওঠে,[3] যেখানে তিনি দেখিয়েছেন যে স্বত:স্ফূর্ত প্রতিসাম্য ভাঙনের ফলে উৎপন্ন বিরাটাকার ক্ষেত্রের ইয়ং-মিলস তত্ত্বের স্বাভাবিকীকরণ সম্ভব। এই গবেষণা তাদের বিশ্বব্যাপী স্বীকৃতি দেয়, এবং শেষ পর্যন্ত ১৯৯৯ সালে পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরস্কার এনে দেয়।

হুফ্ট এই দুটি গবেষণার ভিত্তিতে তার পিএইচডি প্রবন্ধ ইয়াং-মিলস ফিল্ডগুলির স্বাভাবিকীকরণ প্রক্রিয়া রচনা করে ১৯৭২ সালে তিনি পিএইচডি ডিগ্রি অর্জন করেন। একই বছরে তিনি ইউট্রেখ্টের ঔষধের ছাত্রী আলবার্থা স্কিককে বিয়ে করেন। [1]

হার্ভার্ডের জেরার্ড হুফ্ট

ডক্টরেট অর্জনের পর গেরার্ডুস হুফ্ট ফেলোশীপ নিয়ে জেনেভার সার্নে যান। সেখানে তিনি ভেল্টমানের সঙ্গে ইয়াং-মিলস তত্ত্বগুলির জন্য তাদের পদ্ধতিসমূহে আরও পরিমার্জন করেন। এই সময়ে সবল মিথষ্ক্রিয়াকে ভরহীন ইয়াং-মিলস তত্ত্ব হিসাবে বর্ণনা করার সম্ভাবনা নিয়ে হুফ্টের মনে আগ্রহ জন্মায় যেতে পারে। এভাবে তিনি নিজের আবিষ্কৃত স্বাভাবিকীকরণ পদ্ধতি ব্যবহার করে সবল মিথষ্ক্রিয়ার বিস্তারিত পরিমাপ ও পর্যবেক্ষণ করতে চেয়েছিলেন।

টি হুফ্টের গণনা অনুসারে, এই ধরনের তত্ত্বের স্কেলিং বৈশিষ্ট্য (অ্যাসিম্পটোটিক স্বাধীনতা), গভীর অনমনীয় বিক্ষেপণ পরীক্ষণের উপযুক্ত মাত্রার হওয়া উচিত ছিল। এই ধারণা ছিল ইয়ং-মিলস তত্ত্বের তৎকালীন প্রচলিত ধারণার বিপরীতমুখী, যেখানে ধরে নেয়া হত যে মহাকর্ষ এবং তড়িচ্চুম্বকীয়তার মত ইয়ং-মিলস ক্ষেত্রের তীব্রতা পারস্পরিক-ক্রিয়াশীল কণাগুলির মধ্যে ক্রমবর্ধমান দূরত্বের সাথে হ্রাস হওয়া উচিত। এই প্রচলিত ধারণা দূরত্ব সাপেক্ষে গভীর অনমনীয় বিক্ষেপণের ফলাফল ব্যাখ্যা করতে অক্ষম ছিল, যেখানে টি হুফ্টের গণনা তা ব্যাখ্যা করতে পারত।

১৯৭২ সালে মার্সেই শহরে একটি ছোট সম্মেলনে হুফ্ট তার এই তত্ত্বের কথা উল্লেখ করলে কুর্ট সাইমানজিক তাকে তার ফলাফল প্রকাশ করার আহবান জানান,[1] তবে হুফ্ট প্রকাশ করেননি। পরে ১৯৭৩ সালে এইচ ডেভিড পলিতজার, ডেভিড জোনাথন গ্রস এবং ফ্রাঙ্ক অ্যান্থনি উইলজেক গবেষকবর্গ অনুরূপ ফলাফল পুনরাবিষ্কার করে প্রকাশ করেন, যার জন্য তারা ২০০৪ সালে পদার্থ বিজ্ঞানে নোবেল পুরস্কার লাভ করেন।[4][5]

১৯৭৪ সালে গেরার্ড হুফ্ট ইউট্রেখ্ট-এ ফিরে যান, এবং সেখানকার সহকারী অধ্যাপকের দায়িত্ব নেন। ১৯৭৬ সালে স্ট্যানফোর্ডে অতিথি পদে এবং হার্ভার্ডের স্থায়ী মরিস লোয়েব প্রভাষক পদে তাকে আমন্ত্রণ জানানো হয়। এসময় বোস্টনে তার বড় মেয়ে সাস্কিয়া আনা জন্মগ্রহণ করে, এবং ১৯৭৮ সালে ইউট্রেখ্ট-এ ফিরে আসার পর তার দ্বিতীয় মেয়ে এলেন মার্গা জন্মগ্রহণ করে। এবার ইউট্রেখ্ট-এ তাকে পূর্ণ প্রফেসরের পদে আসীন করা হয়।[1] ১৯৮৭-৮৮ একাডেমিক বর্ষে হুফ্ট, হাওয়ার্ড জর্জি, রবার্ট জাফে এবং আরও কয়েকজন বিজ্ঞানী বোস্টন বিশ্ববিদ্যালয়ের পদার্থবিজ্ঞান বিভাগে বিশ্রামমূলক ছুটি কাটাতে যান, যার ব্যবস্থা করেছিলেন এই বিভাগের নতুন চেয়ারম্যান লরেন্স সুলাক।

২০০৭ সালে হুফ্ট ফাউন্ডেশনস অফ ফিজিক্স জার্নালের প্রধান সম্পাদক হিসাবে নিযুক্ত হন, এবং এসময় তিনি ইসিই তত্ত্বের বিতর্ক থেকে জার্নালটিকে মুক্ত করতে সচেষ্ট ছিলেন।[6] ২০১৬ পর্যন্ত হুফ্ট এই পদে অধিষ্ঠিত ছিলেন।

২০১১ সালের ১ জুলাই গেরার্ডুস হুফ্ট ইউট্রেখ্ট বিশ্ববিদ্যালয়ের বিশিষ্ট অধ্যাপক হিসাবে নিযুক্ত হন।[7]

কণা পদার্থবিজ্ঞানে গেজ তত্ত্বের উন্নয়নে অবদান রাখার জন্য গেরার্ডুস হুফ্ট সুপরিচিত। এর মধ্যে সর্বাধিক পরিচিত হল তার পিএইচডি গবেষণা, তথা ইয়াং-মিলস তত্ত্বগুলির স্বাভাবিকীকরণযোগ্যতার প্রমাণ। এই প্রমাণের জন্য তিনি তার উপদেষ্টা ভেল্টমানের সাথে মাত্রিক নিয়মিতকরণ কৌশল তৈরি করেছিলেন।

পিএইচডি পর হুফ্ট শক্তিশালী মিথস্ক্রিয়ায় গেজ তত্ত্বগুলির ভূমিকা পরীক্ষায় আগ্রহী হন,[1] যার মধ্যে সর্বপ্রধান তত্ত্বটি কোয়ান্টাম ক্রোমোডাইনামিকস বা QCD নামে পরিচিত। তার গবেষণার বৃহদাংশ দৃষ্টি নিবদ্ধ করে QCD-এর রঙ সীমাবদ্ধতা সমস্যাটির দিকে, যে জন্য নিম্নশক্তি পর্যবেক্ষণে কেবল রঙ-নিরপেক্ষ কণাগুলিকে পাওয়া যায়। এ গবেষণাকালে হুফ্ট আবিষ্কার করেন যে SU(N) গেজ তত্ত্বগুলি N এর বৃহত্তর সীমাকে সরল করে আনতে পারে।[19] এক-অধ:স্থন মাত্রায় কনফর্মাল ক্ষেত্র তত্ত্বের সঙ্গে অ্যান্টি-ডি সিটার স্পেসে স্ট্রিং তত্ত্বের মধ্যে অনুমিত সামঞ্জস্য পরীক্ষায় হুফ্টের ওই আবিষ্কারটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রেখেছে। একক স্থান এবং একক সময় মাত্রায় এ তত্ত্বের সমাধান করে হুফ্ট মেসন কণার ভর নির্ণয়ের একটি সূত্র আবিষ্কার করতে সক্ষম হন।[20]

তাছাড়া হুফ্ট QCD-তে তথাকথিত instanton অবদানের ভূমিকা অধ্যয়ন করেছেন। তার গণনায় দেখা যায় যে এরূপ অবদানগুলি নিম্নশক্তিতে আলোক কোয়ার্কগুলির মধ্যে এমন একটি মিথস্ক্রিয়ার দিকে অগ্রসর হয় যার আভাস সমকালীন প্রচলিত তত্ত্বগুলিতে ছিল না।[21] ইয়াং-মিলস তত্ত্বগুলির instanton সমাধান পরীক্ষাকালে হুফ্ট আবিষ্কার করেন যে SU(N) প্রতিসাম্যসম্পন্ন একটি তত্ত্বকে U(1) প্রতিসাম্যে স্বতঃস্ফূর্তভাবে পর্যবসিত করলে তা চুম্বকীয় মোনোপোল অস্তিত্ব তৈরি করে।[22] পরবর্তীতে আলেকজান্ডার পলিয়াকভ স্বাধীনভাবে একইধরনের ফলাফল অর্জন করেন, এবং এখন এই মোনোপোলগুলি "হুফ্ট-পলিয়াকভ মোনোপোল" নামে পরিচিত।[23]

রঙ-সীমাবদ্ধতার সমাধানের আরেকটি অংশ হিসেবে গেরার্ড হুফ্ট "হুফ্ট অপারেটর" প্রণয়ন করেন, যা উইলসন লুপের চৌম্বকীয় দ্বৈত।[24] এধরনের অপারেটরগুলো ব্যবহার করে তিনি QCD এর বিভিন্ন দশার শ্রেণীবিন্যাস করতে সক্ষম হন, যা QCD দশাচিত্রের মূলভিত্তি।

গেরার্ড হুফ্ট ১৯৮৬ সালে অবশেষে অ্যাডলার-বেল-জ্যাকিভ অ্যানোমালির সমাধান উদ্ঘাটন হন, যা তার মাস্টার্স থিসিসের প্রারম্ভিক বিষয় ছিল।[25]

হুফ্ট এর পিএইচডি অর্জনের পর যখন তিনি এবং ভেল্টমান সার্নে চলে যান, সেসময় ভেল্টমান মহাকর্ষের কোয়ান্টায়নে মাত্রিক নিয়মিতকরণ কৌশল ব্যবহারে আগ্রহী হয়ে ওঠেন। যদিও জানা ছিল যে যদিও এটি জানা ছিল যে বিচলিতকোয়ান্টাম মহাকর্ষ পুরোপুরি নিয়মিতকরণ যোগ্য না, তবু তারা ধারণা করেন এক্ষেত্রে কৌশলটির আনুষ্ঠানিক প্রয়োগ থেকে গুরুত্বপূর্ণ ফলাফল পাওয়া যেতে পারে। পরবর্তীতে স্ট্যানলি ডেসার এবং ভেল্টমানের অধীনস্থ অন্য একজন পিএইচডি ছাত্র পিটার ভ্যান নিউয়েনহুইজেন এই ধারণাটি নিয়ে অগ্রসর হন, এবং তাদের কাজ অধি-মহাকর্ষ (সুপারগ্র্যাভিটি) আবিষ্কারে পর্যবসিত হয়। [1]

১৯৮০ দশকে হুফ্টের মনোযোগ চলে যায় ৩-মাত্রার স্থানকালে মহাকর্ষের বৈশিষ্ট্যের দিকে। ১৯৮৪ সালে ডেসার এবং জ্যাকিভ-এর সঙ্গে তিনি একটি প্রবন্ধ প্রকাশ করেন, যার আলোচ্য বিষয় ছিল, সমতল স্পেসের গতিবৈশিষ্ট্য যেখানে স্থানীয় স্বাধীনতার মাত্রা ছিল কেবল বিস্তাররত বিন্দুর খুঁতসমূহ।[26] পরবর্তীতে বিভিন্ন গবেষণাকালে হুফ্টের মনোযোগ এই সমতল মডেলে ফিরে ফিরে এসেছে; যখন তিনি প্রমাণ করেছিলেন যে গট জুটিসমূহ কারণিকতা লঙ্ঘনকারী সময়-জাতীয় চক্র তৈরি করে না[27], এবং যখন ওই মডেলটির কোয়ান্টায়ন পরীক্ষা করছিলেন।[28] সম্প্রতি তিনি মহাকর্ষের এই সমতল মডেলটিকে ৪-মাত্রার স্থানকালের জন্য সম্পাদনার প্রস্তাব করেছেন।[29]

স্টিভেন হকিং যখন কৃষ্ণগহ্বরের হকিং বিকিরণ আবিষ্কার করেন, তখন দেখা যায় এই ধরনের বিকিরণ কোয়ান্টাম মেকানিক্সের এক মৌলিক শর্ত লঙ্ঘন করছে, ইউনিটারিটি। সমস্যাটি কৃষ্ণগহ্বর তথ্য প্যারাডক্স নামে পরিচিত। হুফ্ট এই সমস্যাটি গ্রহণ করতে অস্বীকার করেন। তিনি মনে করেছিলেন যে এটি হকিংয়ের ব্যবহৃত আধা-শাস্ত্রীয় পদ্ধতির ফল, এবং সমস্যাটি কোয়ান্টাম মহাকর্ষের পরিপূর্ণ তত্ত্বে সম্ভবত উপস্থিত থাকবে না। তিনি প্রস্তাব করেছিলেন যে ইউনিটারিটিকে স্বীকার্য ধরে নিয়ে ওইরকম সম্ভাব্য পরিপূর্ণ তত্ত্বের বৈশিষ্ট্য পর্যালোচনা করা যেতে পারে।

এই পদ্ধতি ব্যবহার করে হুফ্ট যুক্তি দিয়েছিলেন যে একটি কৃষ্ণগহ্বরের কাছাকাছি এলাকায় কোয়ান্টাম ক্ষেত্রগুলিকে এক মাত্রা অধ:স্থ তত্ত্ব দ্বারা বর্ণনা করা যেতে পারে।[30] এই আলোচনা থেকে গেরার্ডুস হুফ্ট এবং লিওনার্ড সাসকিন্ড হলোগ্রাফিক তত্ত্বের সূচনা করেন।[31]

কোয়ান্টাম বলবিদ্যার পদার্থবৈজ্ঞানিক ব্যাখ্যা সম্পর্কে হুফ্টের মতামত "মূলধারা থেকে বিচ্যুত"[18]। তিনি মনে করেন কোয়ান্টাম মেকানিক্সের মৌলিক ব্যাখ্যা আপেক্ষিক না হয়ে সুনির্দিষ্ট হতে পারে।[32] একটি আনুমানিক মডেল ব্যবহার করে তিনি যুক্তি প্রদান করেছেন যে এমন একটি তত্ত্ব গতানুগতিক বেল বৈষম্য এড়িয়ে যেতে পারে যা স্থানীয় গোপন চলক তত্ত্বকে প্রতিহত করে।[33] ২০১৬ সালে তিনি তার ধারণাগুলির একটি বই-সমান দৈর্ঘ্যের পর্যালোচনা প্রকাশ করেন, দ্যা সেলুলার অটোমেশন ইন্টারপ্রিটেশন অফ কোয়ান্টাম মেকানিক্স[34] যা, হুফ্টের মতে, মিশ্র প্রতিক্রিয়ার মুখোমুখি হয়েছে।[35]