আদর্শ MHD-তে অ্যালফভেনের ফ্রোজেন-ইন উপপাদ্য অনুযায়ী চৌম্বক বলরেখার বিচ্ছিন্ন হওয়া বা পুনর্বিন্যাস ঘটা সম্পূর্ণ অসম্ভব। তবুও সমগ্র মহাবিশ্বে—সূর্যের সৌরঝড় (solar flares), পৃথিবীর অরোরা বা ম্যাগনেটোস্ফেরিক সাবস্টর্ম এবং টোকামাক প্লাজমায়—বিপুল চৌম্বক শক্তি এক নিমেষে গতিশক্তি ও কণাত্বরক শক্তিতে বিস্ফোরিত হয়, যা শাস্ত্রীয় রোধজনিত ডিফিউশনের চেয়ে লক্ষ গুণ দ্রুত। এই রহস্যময় ঘটনার নাম ম্যাগনেটিক রিকানেকশন (Magnetic Reconnection)। এই পর্বে আমরা সুইট-পার্কার মডেল প্রতিপাদন করব, এর সীমাবদ্ধতা প্রমাণ করব এবং পেটশেক শক ও হল-MHD সমাধানের মাধ্যমে আধুনিক ফাস্ট রিকানেকশন উন্মোচন করব।

১. সুইট-পার্কার মডেল ও স্কেলিং প্রতিপাদন

(2L) দৈর্ঘ্য ও (2delta) পুরুত্বের একটি দ্বিমাত্রিক কারেন্ট শিটে বিপরীতমুখী চৌম্বক বলরেখা প্রবেশ করছে বেগ (v_{in})-এ এবং অ্যালফভেন বেগে বের হয়ে যাচ্ছে ((v_{out} = v_A))।

ভরের সংরক্ষণ ও ওহমের সূত্র ((v_{in} B_{in} = ta_m B_{in} / delta)) একত্রে সমাধান করলে পাওয়া যায় সুইট-পার্কার রিকানেকশন হার:

[
rac{v_{in}}{v_A} = rac{delta}{L} = rac{1}{sqrt{S}}
]

যেখানে মাত্রাহীন লুন্ডকুইস্ট সংখ্যা (Lundquist Number) সংজ্ঞায়িত হয়:

[
S quiv rac{L v_A}{ta_m}
]

২. মহাজাগতিক মিষ্টি-পার্কার অচলাবস্থা (Sweet-Parker Bottleneck)

একটি সাধারণ সৌর অগ্ন্যুৎপাতে (L sim 10^7 ext{ m}), (v_A sim 10^6 ext{ m/s}), এবং করোনা প্লাজমায় লুন্ডকুইস্ট সংখ্যা দাঁড়ায় অবিশ্বাস্য (S sim 10^{14})। সুইট-পার্কার সমীকরণ অনুযায়ী প্রবেশ বেগ হবে:

[
v_{in} = rac{10^6}{sqrt{10^{14}}} = 0.1 ext{ m/s}
]

এই ধীর গতিতে একটি সৌরঝড়ের চৌম্বক শক্তি মুক্ত হতে সময় লাগবে কয়েক মাস! অথচ বাস্তবে মাত্র কয়েক শত সেকেন্ডের মধ্যে (10^{25}) জুল শক্তি নির্গত হয়। অর্থাৎ সুইট-পার্কার মডেল বাস্তব মহাজাগতিক রিকানেকশনের ব্যাখ্যা দিতে সম্পূর্ণ ব্যর্থ।

৩. পেটশেক ফাস্ট রিকানেকশন ও শকওয়েভ

১৯৬৪ সালে হ্যারি পেটশেক প্রমাণ করেন যে ডিফিউশন অঞ্চল সমগ্র কলাম জুড়ে বিস্তৃত থাকে না, বরং এটি একটি ক্ষুদ্র সেন্ট্রাল এক্স-পয়েন্টে সীমাবদ্ধ থাকে। এই ক্ষুদ্র অঞ্চল থেকে স্লো-মোড শকওয়েভ ছড়িয়ে পড়ে, যা চৌম্বক শক্তিকে দ্রুত গতিশক্তিতে রূপান্তর করে। পেটশেক মডেলে রিকানেকশনের হার লগারিদমিক হারে কমে:

[
M_A approx rac{pi}{8 ln S}
]

(S sim 10^{14})-এর জন্য (M_A approx 0.01 – 0.1), যা বাস্তব পর্যবেক্ষণের সাথে চমৎকারভাবে মিলে যায়।

৪. প্লাজময়েড অস্থিতিশীলতা ও হল-MHD

আধুনিক কম্পিউটেশনাল প্লাজমা বিজ্ঞানে আবিষ্কৃত হয়েছে যে (S > 10^4) হলেই পাতলা সুইট-পার্কার শিটটি ভেঙে অজস্র ক্ষুদ্র চৌম্বক দ্বীপে (প্লাজময়েড) পরিণত হয়, যা রিকানেকশনকে সার্বজনীন উচ্চগতি দেয়। একই সাথে আয়ন স্কেলের নিচে ইলেকট্রন ও আয়নের পৃথক গতিশীলতা (Hall Effect) চতুষ্কোণীয় চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে সংঘর্ষহীন ফাস্ট রিকানেকশন সম্পন্ন করে।

শাকিল মাহমুদ সজল

শাকিল মাহমুদ সজল

সফটওয়্যার প্রকৌশলী ও লেখক, ঢাকা, বাংলাদেশ। কম্পিউটার বিজ্ঞান, পদার্থবিজ্ঞান, ইতিহাস ও ভাবনার সমন্বয়ে ব্যক্তিগত নোট ও প্রবন্ধ সংকলন।