পদার্থবিদরা দ্বিতীয় শব্দের তাপমাত্রা নেন - পদার্থবিজ্ঞানের বিশ্ব

"দ্বিতীয় শব্দ" নিরীক্ষণের জন্য একটি নতুন কৌশল - একটি উদ্ভট ধরনের তাপ তরঙ্গ যা সুপারফ্লুইডগুলিতে ঘটে - মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে পদার্থবিদরা তৈরি করেছেন৷ কাজটি উচ্চ তাপমাত্রার সুপারকন্ডাক্টর এবং নিউট্রন তারা সহ বিভিন্ন বৈজ্ঞানিকভাবে আকর্ষণীয় এবং খারাপভাবে বোঝা সিস্টেমের মডেল তৈরি করতে সহায়তা করতে পারে।

"দ্বিতীয় শব্দ" শব্দটি 1940-এর দশকে সোভিয়েত পদার্থবিজ্ঞানী লেভ ল্যান্ডউ দ্বারা তৈরি করা হয়েছিল যখন তার সহকর্মী লাসজলো টিসজা পরামর্শ দিয়েছিলেন যে তরল হিলিয়ামের উদ্ভট বৈশিষ্ট্যগুলিকে দুটি তরলের মিশ্রণ হিসাবে বিবেচনা করে ব্যাখ্যা করা যেতে পারে: একটি সাধারণ তরল এবং একটি সুপারফ্লুইড। ঘর্ষণ ছাড়া প্রবাহিত এই বিন্যাসটি এই সম্ভাবনার জন্ম দেয় যে, যদি সুপারফ্লুইড এবং স্বাভাবিক তরল বিপরীত দিকে প্রবাহিত হয়, তবে উপাদানটি কোনও আপাত ঝামেলা অনুভব করবে না, তবে তাপ স্বাভাবিক তরল এবং সুপারফ্লুইড স্থানান্তরিত হওয়ার সময় একটি তরঙ্গের মতো এটির মধ্য দিয়ে যাবে।

এর কিছুক্ষণ পরে, আরেক সোভিয়েত পদার্থবিদ ভ্যাসিলি পেশকভ পরীক্ষামূলকভাবে এটি নিশ্চিত করেন। "তিনি [পেশকভ] আক্ষরিক অর্থে একদিকে পর্যায়ক্রমে অতিরিক্ত তরল গরম করতে সক্ষম হয়েছিলেন এবং পরিমাপ করতে পেরেছিলেন যে তাপটি তার পাত্রে দাঁড়িয়ে থাকা তরঙ্গের মতো বিতরণ করা হয়েছিল," বলেছেন মার্টিন জুয়ারলেইন, ম্যাসাচুসেটস ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজি (এমআইটি) এর একজন পদার্থবিদ যিনি নতুন গবেষণার নেতৃত্ব দিয়েছেন।

একবিংশ শতাব্দীতে যেমন পদার্থবিদ ড জোরান হাদজিবাবিক ইউনিভার্সিটি অফ কেমব্রিজ, যুক্তরাজ্যের; ডেবোরা জিন বোল্ডার, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের JILA এর; এবং উলফগ্যাং কেটারলে MIT-এর দ্বিতীয় শব্দ গবেষণায় একটি নতুন মাত্রা প্রবর্তন করে যে বোস-আইনস্টাইন ঘনীভূত হয় এবং দৃঢ়ভাবে মিথস্ক্রিয়া করে ফার্মি গ্যাসগুলিও অতিতরল বৈশিষ্ট্যগুলি প্রদর্শন করে। ২ 2013 তে রুডলফ গ্রিম অস্ট্রিয়ার ইনসব্রুকের সেন্টার ফর আল্ট্রাকোল্ড অ্যাটমস অ্যান্ড কোয়ান্টাম গ্যাসের এই ধরনের সিস্টেমে দ্বিতীয় শব্দ পর্যবেক্ষণ করা প্রথম হয়ে উঠেছে। "[গ্রিম] তাপ দেখতে পারেনি, কিন্তু যখনই আপনার একটি গ্যাসে তাপ গ্রেডিয়েন্ট থাকে তখন একটি সহগামী ঘনত্বের গ্রেডিয়েন্টও থাকে কারণ গ্যাসটি সংকোচনযোগ্য," জুয়ারলিন ব্যাখ্যা করেন। "সাধারণ শব্দের গতির চেয়ে অনেক ধীর গতিতে একটি ভ্রমণ ঘনত্বের তরঙ্গ ছিল এবং এটি দ্বিতীয় শব্দের সাথে যুক্ত ছিল।"

তাপ প্রবাহের সরাসরি ইমেজিং

নতুন গবেষণায়, Zwierlein এবং সহকর্মীরা আল্ট্রাকোল্ড লিথিয়াম -6 পরমাণু দ্বারা গঠিত একটি দৃঢ়ভাবে মিথস্ক্রিয়াকারী ফার্মি গ্যাসে তাপ প্রবাহকে চিত্রিত করেছে। এটি করার জন্য, তারা পরমাণুগুলিকে একটি বাক্স সম্ভাবনার মধ্যে রেখেছিল এবং পরমাণুর মধ্যে তথাকথিত ফেশবাচ রেজোন্যান্সের সাথে সম্পর্কিত একটি মানের সাথে অবিকল সুরযুক্ত একটি চৌম্বক ক্ষেত্র চালু করেছিল। এই অনুরণনে, একটি নির্দিষ্ট সমালোচনামূলক তাপমাত্রার নীচে ফার্মিওনিক লিথিয়াম-6 পরমাণুগুলি দীর্ঘ পরিসরে একে অপরের সাথে যোগাযোগ করতে পারে, সুপারকন্ডাক্টিভিটিতে বারডিন-কুপার-শ্রেফার মেকানিজমের মতো একটি প্রক্রিয়া দ্বারা বোসনিক জোড়া তৈরি করে। "এটি কিছুটা বিভ্রান্তিকর কিন্তু প্রথম বোঝার জন্য সহায়ক যা জোড়ের উপাদান হিসাবে সুপারফ্লুইড এবং সাধারণ উপাদানটিকে জোড়াবিহীন পরমাণুর উপাদান হিসাবে ভাবা," Zwierlein ব্যাখ্যা করেন।

এরপরে, গবেষকরা গ্যাসে একটি সংক্ষিপ্ত রেডিওফ্রিকোয়েন্সি (আরএফ) পালস প্রয়োগ করেন। আরএফ বিকিরণ জোড়াবিহীন পরমাণুগুলিকে একটি ভিন্ন হাইপারফাইন অবস্থায় উত্তেজিত করে, জোড়াযুক্ত পরমাণুগুলিকে অব্যহত রাখে। গবেষকরা তখন পরমাণুর দুটি গ্রুপকে চিত্রিত করতে লেজারের আলো ব্যবহার করেন। "এই হাইপারফাইন অবস্থাগুলি যথেষ্ট বিভক্ত যে আমাদের অপটিক্যাল প্রোব কেবলমাত্র আমরা যে নির্দিষ্ট হাইপারফাইন অবস্থাগুলি বেছে নিয়েছি তাতে সাড়া দেয়," Zwierlein ব্যাখ্যা করেন। "যেখানে প্রচুর পরমাণু আছে, আমরা একটি অন্ধকার ছায়া পাই; যেখানে প্রায় কোনো পরমাণু নেই, সেখানে আলো চলে যায়।" গুরুত্বপূর্ণভাবে, যেহেতু ঠান্ডা গ্যাসগুলিতে জোড়া পরমাণুর একটি বৃহত্তর ভগ্নাংশ থাকে যা RF দ্বারা প্রভাবিত হয় না, চিত্রগুলিতে গ্যাসের তাপমাত্রা সম্পর্কে তথ্য থাকে। গবেষকরা তাই তাপ প্রবাহকে সরাসরি চিত্রিত করতে পারে, এমনকি যখন মাধ্যমটি স্থির থাকে।

এই নতুন টুল দিয়ে সশস্ত্র, গবেষকরা বেশ কিছু পরিমাপ করেছেন। শীতলতম তাপমাত্রায়, স্থানীয়ভাবে একটি একক অঞ্চলকে গরম করার ফলে শক্তিশালী দ্বিতীয় শব্দ তরঙ্গ সৃষ্টি হয়। মাঝারিটি তার গুরুতর তাপমাত্রার কাছে আসার সাথে সাথে, এই তরঙ্গগুলি সাধারণ প্রসারণের তুলনায় তাপ স্থানান্তরের জন্য ধীরে ধীরে কম তাৎপর্যপূর্ণ হয়ে ওঠে। গুরুতর তাপমাত্রার উপরে, তারা সম্পূর্ণরূপে অদৃশ্য হয়ে গেছে। দলটি সমালোচনামূলক তাপমাত্রায় অস্বাভাবিক আচরণও পর্যবেক্ষণ করেছে। "এটি একটি কেটলিতে ফুটন্ত জলের মতো যে কোনও ফেজ ট্রানজিশনের জন্য একই রকম: আপনি বুদবুদ দেখতে পাচ্ছেন - জিনিসগুলি পাগল হয়ে যায়," জুয়ারলিন বলেছেন। অবশেষে, তারা দ্বিতীয় শব্দের স্যাঁতসেঁতে পরিমাপ করেছিল, যা এই সত্য থেকে উদ্ভূত হয় যে যদিও অতিতরল উপাদান ঘর্ষণ ছাড়াই প্রবাহিত হয়, স্বাভাবিক তরল তা করে না।

উচ্চ-তাপমাত্রা সুপারকন্ডাক্টর এবং নিউট্রন তারা

গবেষকরা বলছেন যে নতুন কৌশলটি বোস-আইনস্টাইন কনডেনসেটের ক্ষেত্রেও প্রযোজ্য হওয়া উচিত এবং উচ্চ-তাপমাত্রার সুপারকন্ডাক্টিভিটির সাম্প্রতিক বিকশিত ফার্মি-হাবার্ড মডেল বিশ্লেষণের জন্যও ব্যবহার করা যেতে পারে। অধিকন্তু, Zwierlein পরামর্শ দেন যে "একটি নিউট্রন নক্ষত্রের অভ্যন্তরে বস্তুটি আচরণে খুব অনুরূপ, আশ্চর্যজনকভাবে, কারণ এই নিউট্রনগুলিও খুব জোরালোভাবে মিথস্ক্রিয়া করে, তাই আমরা ল্যাবে আমাদের পাফ গ্যাস থেকে কিছু শিখছি যা বাতাসের চেয়ে মিলিয়ন গুণ পাতলা। পাগল নিউট্রন তারা সম্পর্কে কিছু, যা পাওয়া কঠিন।"

'দ্বিতীয় শব্দ' জার্মেনিয়ামে উপস্থিত হয়

হাডজিবাবিক, যিনি গবেষণায় জড়িত ছিলেন না, তিনি মুগ্ধ। "এটি শুধু নয় যে তারা একটি ন্যানোকেলভিনের নীচে দুর্দান্ত থার্মোমেট্রি করে - যা সর্বত্র তাপমাত্রা একই থাকলেও এটি কঠিন - তবে অতিরিক্তভাবে তারা স্থানীয়ভাবে এটি করতে পারে, যা এই তরঙ্গ দেখার জন্য গুরুত্বপূর্ণ," তিনি বলেছেন ফিজিক্স ওয়ার্ল্ড. "তাই তারা বলতে পারে যে এখানে অর্ধেক ন্যানোকেলভিন বেশি গরম এবং এখানে, 20 মাইক্রন দূরে, এটি অর্ধেক ন্যানোকেলভিন বেশি ঠান্ডা।" তিনি বলেছেন যে তিনি "যে সিস্টেমগুলি সম্পর্কে আমরা অনেক কম জানি এবং যেখানে পুরো সিস্টেমটি ভারসাম্য থেকে অনেক দূরে" সেই পদ্ধতিতে প্রয়োগ করা কৌশলটি দেখার জন্য উন্মুখ।

গবেষণাটি প্রকাশিত হয় বিজ্ঞান.

• এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
• PlatoData.Network উল্লম্ব জেনারেটিভ Ai. নিজেকে ক্ষমতায়িত করুন। এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোএআইস্ট্রিম। Web3 ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোইএসজি। কার্বন, ক্লিনটেক, শক্তি, পরিবেশ সৌর, বর্জ্য ব্যবস্থাপনা. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটো হেলথ। বায়োটেক এবং ক্লিনিক্যাল ট্রায়াল ইন্টেলিজেন্স। এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://physicsworld.com/a/physicists-take-the-temperature-of-second-sound/