পদার্থের নতুন কোয়ান্টাম অবস্থা আবিষ্কার!

একটি কোয়ান্টাম অবস্থা এমন একটি উপাদানে দেখা গেছে যেখানে পদার্থ বিজ্ঞানীরা ভেবেছিলেন এটি একেবারেই অসম্ভব। এই আবিষ্কারের ফলে নির্দিষ্ট উপাদানে ইলেকট্রনদের আচরণ নিয়ন্ত্রণ করে যেসব নিয়ম-কানুন, সেগুলো নিয়ে নতুন করে ভাবতে হচ্ছে।

আন্তর্জাতিক গবেষকদের একটি দল এই আবিষ্কারটি করেছেন। এটি কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ের উন্নতি, ইলেকট্রনিক যন্ত্রের দক্ষতা বৃদ্ধি, এবং আরও উন্নত সেন্সর ও ইমেজিং প্রযুক্তি তৈরিতে সাহায্য করতে পারে।

যে কোয়ান্টাম অবস্থাটির কথা বলা হচ্ছে, সেটিকে টপোলজিকাল সেমিমেটাল ফেজ বলা হয়েছে। তত্ত্বগতভাবে ধারণা করা হয়েছিল যে খুব কম তাপমাত্রায় CeRu₄Sn₆ (সেরিয়াম, রুথেনিয়াম ও টিনের একটি যৌগ) উপাদানে এই অবস্থা দেখা যেতে পারে। পরীক্ষার মাধ্যমে এটি সত্যিই প্রমাণিত হয়েছে।

কি বলছে?

খুবই অত্যন্ত নিম্ন তাপমাত্রায় (প্রায় পরম শূন্যের কাছাকাছি) CeRu₄Sn₆ উপাদানটি কোয়ান্টাম ক্রিটিকাল পয়েন্ট এ পৌঁছে যায়। এই অবস্থায় উপাদানটি দুই ধরনের ফেজের মাঝামাঝি থাকে এবং কোয়ান্টাম ফ্লাকচুয়েশন এতটাই প্রবল হয়ে যায় যে, উপাদানটি আর কণার মতো আচরণ করে না, বরং তরঙ্গের একটা পুলের মতো হয়ে যায়।

সাধারণত যেসব কোয়ান্টাম অবস্থাকে কণার মধ্যে পারস্পরিক মিথস্ক্রিয়ার ফল বলে মনে করা হয়। যেমন, ইলেকট্রনদের স্বাধীন চার্জ বাহক হিসেবে আচরণ, সেগুলোই এখানে কোয়ান্টাম ক্রিটিকালিটির মধ্যে থেকে উৎপন্ন হয়েছে।

টপোলজি বলতে উপাদানের ভেতরের জ্যামিতিক গঠনের একটি বিশেষ ধরন বোঝায়। টপোলজিকাল অবস্থাগুলো কণার কিছু বৈশিষ্ট্যকে সুরক্ষা দেয়, পাশের কণাগুলো যতই একে অপরকে ব্যাহত করার চেষ্টা করুক না কেন। সাধারণত ধারণা করা হয় যে, কোয়ান্টাম ক্রিটিকাল অবস্থায় টপোলজিকাল বৈশিষ্ট্য থাকতে পারে না। কিন্তু এই গবেষণায় দেখা গেছে যে, দুটোই একসঙ্গে থাকতে পারে এবং সেটাও খুব শক্তিশালীভাবে।

গবেষকরা CeRu₄Sn₆ কে প্রায় পরমশূন্যের কাছাকাছি ঠান্ডা করে বিদ্যুৎ প্রয়োগ করেন। তখন তারা হল ইফেক্ট পর্যবেক্ষণ করেন, কিন্তু আশ্চর্যজনকভাবে কোনো চৌম্বক ক্ষেত্র ছাড়াই! সাধারণত হলো ইফেক্ট দেখতে চৌম্বক ক্ষেত্র লাগে। এখানে না থাকার পরও কারেন্টের পথ বেঁকে যাচ্ছিল যা উপাদানের ভেতরের টপোলজিকাল বৈশিষ্ট্যেরই স্পষ্ট প্রমাণ।

পদার্থবিজ্ঞানীরা বলছেন,

“এটিই মূল সূত্র ছিল যার মাধ্যমে নিশ্চিতভাবে প্রমাণ করতে পেরেছে যে, প্রচলিত ধারণা পাল্টাতে হবে।”

যেখানে উপাদানের ইলেকট্রন প্যাটার্ন সবচেয়ে অস্থিতিশীল ছিল অর্থাৎ কোয়ান্টাম ক্রিটিকাল অঞ্চলে, সেখানেই টপোলজিকাল প্রভাব সবচেয়ে শক্তিশালী ছিল। কোয়ান্টাম ফ্লাকচুয়েশনগুলোই আসলে এই নতুন ফেজকে স্থিতিশীল করে রেখেছিল।

শক্তিশালী ইলেকট্রন মিথস্ক্রিয়া টপোলজিকাল অবস্থাকে ধ্বংস করে না, বরং তৈরি করতে পারে। এটি একটি নতুন ধরনের কোয়ান্টাম অবস্থা, যার ব্যবহারিক গুরুত্ব অনেক। ভবিষ্যতে অন্যান্য উপাদানেও এই অবস্থা খুঁজে বের করা যেতে পারে কি না, তা নিয়ে গবেষণা চলবে। এই আবিষ্কার কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞানের একটি গুরুত্বপূর্ণ ফাঁক পূরণ করেছে। গবেষকরা বলছেন, এখন আমরা জানি কী খুঁজতে হবে। এটি শুধু তাত্ত্বিক আবিষ্কার নয় বরং কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞানের গভীরতম নীতিগুলোকে বাস্তব প্রযুক্তিতে রূপান্তরের একটি ধাপ।