Quasiparticles একটি ধ্রুপদী সেটিং প্রদর্শিত, বিস্ময়কর পদার্থবিদ

গবেষকরা প্রথমবারের মতো কক্ষ তাপমাত্রায় একটি ধ্রুপদী সিস্টেমে কোয়াসিকণা পর্যবেক্ষণ করেছেন, এই দৃষ্টিভঙ্গিকে চ্যালেঞ্জ করে যে কোয়াসিকণাগুলি কেবলমাত্র কোয়ান্টাম পদার্থেই থাকতে পারে। প্রবাহিত মাইক্রো পার্টিকেল সমন্বিত একটি পাতলা তরল চ্যানেলে করা আবিষ্কারটি পরামর্শ দেয় যে কোয়ান্টাম পদার্থ পদার্থবিজ্ঞানের মৌলিক ধারণাগুলি ক্লাসিক্যাল সেটিংসে প্রযোজ্য হতে পারে।

অনেক কঠিন এবং তরল পদার্থের কণা নিজেদের একে অপরের খুব কাছাকাছি খুঁজে পায় এবং তাই দৃঢ়ভাবে যোগাযোগ করে। এটি এই ধরনের "অনেক-শরীরী" সিস্টেমগুলিকে যেমন বলা হয়, অধ্যয়ন করা এবং বোঝা কঠিন করে তোলে। 1941 সালে সোভিয়েত পদার্থবিজ্ঞানী লেভ ল্যান্ডউ এই জটিল পরিস্থিতির একটি সমাধান পেশ করেছিলেন: দৃঢ়ভাবে মিথস্ক্রিয়া কণার জটিল ধারণাটি বিবেচনা করার পরিবর্তে, সিস্টেমের উত্তেজনাগুলির পরিবর্তে কেন চিন্তা করবেন না?

"যদি এই উত্তেজনাগুলি স্থানীয় করা হয় এবং খুব কমই একে অপরের সাথে সংঘর্ষ হয়, তাহলে আমরা তাদের দুর্বলভাবে 'কার্যকর কণা' বা কোয়াসিপার্টিকেল হিসাবে বিবেচনা করতে পারি," ব্যাখ্যা করে Tsvi Tlusty কোরিয়ার ইনস্টিটিউট ফর বেসিক সায়েন্স (আইবিএস) এর, যারা নতুন গবেষণার নেতৃত্ব দিয়েছেন। "লান্ডাউ-এর ধারণাগত অগ্রগতি কোয়ান্টাম পদার্থ গবেষণায় অত্যন্ত উপযোগী হয়েছে, অনেক উদ্ভূত ঘটনার অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করে, যেমন অতিপরিবাহীতা এবং সুপারফ্লুইডিটিতে ইলেকট্রন-জোড়া এবং সম্প্রতি গ্রাফিনে ইলেক্ট্রন প্রবাহ।"

অনেক সংঘর্ষ

এখন অবধি, কোয়াসিপার্টিকেলগুলিকে কেবলমাত্র কোয়ান্টাম-যান্ত্রিক বস্তু হিসাবে বিবেচনা করা হয়েছে। ধ্রুপদী ঘনীভূত পদার্থে, উত্তেজনার সংঘর্ষের হার সাধারণত অনেক বেশি হয় যা দীর্ঘস্থায়ী কণার মতো উত্তেজনার অনুমতি দেয়। "আমাদের অনুসন্ধানগুলি একটি যুগান্তকারী কারণ, এই দৃষ্টান্তের বিপরীতে, আমরা একটি ধ্রুপদী হাইড্রোডাইনামিক সিস্টেমে 'ডিরাক কোয়াসিপার্টিকলস' পর্যবেক্ষণ করেছি," টেলস্টি বলেছেন ফিজিক্স ওয়ার্ল্ড.

নতুন কাজে সহকর্মীর সঙ্গে একত্রে টলাস্টি হিউক কিউ পাক এবং ছাত্র ইমরান সাঈদ একটি খুব পাতলা মাইক্রোফ্লুইডিক চ্যানেলে জলের প্রবাহ দ্বারা চালিত মাইক্রোকণাগুলির সংমিশ্রণগুলি অধ্যয়ন করেছিলেন। গবেষকরা দেখেছেন যে কণার গতি তাদের চারপাশের জল প্রবাহের প্রবাহকে বিঘ্নিত করে। এইভাবে কণাগুলি একে অপরের উপর হাইড্রোডাইনামিক শক্তি প্ররোচিত করে।

"এন্টি-নিউটনিয়ান" কণা

"বিশেষত, দুটি কণার মধ্যকার শক্তিগুলি 'নিউটোনীয়-বিরোধী' - অর্থাৎ, তারা নিউটনের সূত্রের বিপরীতে মাত্রা এবং দিক সমান, যা বলে যে পারস্পরিক শক্তিগুলি একে অপরের বিরোধিতা করা উচিত," Tlusty ব্যাখ্যা করেন। "এই প্রতিসাম্যের অবিলম্বে পরিণতি হল স্থিতিশীল জোড়ার উত্থান যা একই বেগে একসাথে প্রবাহিত হয়।"

ফলাফলটি বোঝায় যে জোড়াগুলি ক্লাসিক্যাল কোয়াসিপার্টিকেল, বা হাইড্রোডাইনামিক সিস্টেমে দীর্ঘস্থায়ী উত্তেজনা। গবেষকরা হাজার হাজার কণার পর্যায়ক্রমিক অ্যারে ধারণকারী হাইড্রোডাইনামিক দ্বি-মাত্রিক স্ফটিকগুলিতে কম্পন (বা ফোনন) বিশ্লেষণ করে তাদের অনুমান নিশ্চিত করেছেন। তারা দেখেছে যে ফোননগুলি "ডিরাক শঙ্কু" প্রদর্শন করে, অনেকটা গ্রাফিনে পর্যবেক্ষণ করা (কার্বনের একটি শীট মাত্র একটি পরমাণু পুরু) যার মধ্যে কণার জোড়া আবির্ভূত হয়।

ডিরাক শঙ্কু হল একটি 2D উপাদানের ইলেকট্রনিক ব্যান্ড কাঠামোর কোয়ান্টাম বৈশিষ্ট্য যেখানে কন্ডাকশন এবং ভ্যালেন্স ব্যান্ডগুলি ফার্মি স্তরে একক বিন্দুতে মিলিত হয়। ব্যান্ডগুলি একটি রৈখিক উপায়ে এই বিন্দুতে আসে, যার অর্থ হল পরিবাহী ইলেকট্রনের কার্যকর গতিশক্তি (এবং ছিদ্র) তাদের মোমেন্টার সাথে সরাসরি সমানুপাতিক। এই অস্বাভাবিক সম্পর্কটি সাধারণত শুধুমাত্র ফোটনের জন্য দেখা যায়, যেগুলি ভরহীন, কারণ অ-আপেক্ষিক বেগে ইলেকট্রন এবং পদার্থের অন্যান্য কণার শক্তি সাধারণত তাদের মোমেন্টার বর্গক্ষেত্রের উপর নির্ভর করে। ফলাফল হল যে ডিরাক শঙ্কুতে থাকা ইলেকট্রনগুলি এমনভাবে আচরণ করে যেন তারা বিশ্রামহীন আপেক্ষিক কণা, অত্যন্ত উচ্চ গতিতে পদার্থের মধ্য দিয়ে ভ্রমণ করে।

দৃঢ়ভাবে সম্পর্কযুক্ত সমতল ব্যান্ড

আইবিএস দলটি "ফ্ল্যাট ব্যান্ড"ও পর্যবেক্ষণ করেছে - আরেকটি কোয়ান্টাম ঘটনা যেখানে ইলেক্ট্রন শক্তি বর্ণালীতে অতি-ধীরের ফোনন রয়েছে যা অত্যন্ত দৃঢ়ভাবে সম্পর্কযুক্ত। সমতল ব্যান্ডগুলি সম্প্রতি একটি নির্দিষ্ট কোণে একে অপরের সাথে বাঁকানো গ্রাফিনের বাইলেয়ারগুলিতে আবিষ্কৃত হয়েছিল। এই ব্যান্ডগুলি ইলেকট্রন অবস্থা যেখানে ইলেকট্রনের শক্তি এবং বেগের মধ্যে কোন সম্পর্ক নেই এবং তারা পদার্থবিদদের জন্য বিশেষভাবে আকর্ষণীয় কারণ ইলেকট্রনগুলি তাদের মধ্যে "বিচ্ছুরণহীন" হয়ে যায় - অর্থাৎ তাদের গতিশক্তি দমন করা হয়। যেহেতু ইলেক্ট্রনগুলি প্রায় থেমে যায়, তাদের কার্যকর ভর অসীমের কাছে পৌঁছে যায়, যা বহিরাগত টপোলজিকাল ঘটনাগুলির পাশাপাশি উচ্চ-তাপমাত্রার সুপারকন্ডাক্টিভিটি, চুম্বকত্ব এবং কঠিন পদার্থের অন্যান্য কোয়ান্টাম বৈশিষ্ট্যের সাথে যুক্ত পদার্থের দৃঢ়ভাবে সম্পর্কযুক্ত অবস্থার দিকে পরিচালিত করে।

"আমাদের ফলাফলগুলি পরামর্শ দেয় যে উদীয়মান সমষ্টিগত ঘটনা - যেমন quasiparticles এবং দৃঢ়ভাবে সম্পর্কযুক্ত ফ্ল্যাট ব্যান্ড - যা এখনও পর্যন্ত কোয়ান্টাম সিস্টেমের মধ্যে সীমাবদ্ধ বলে মনে করা হয়েছিল শাস্ত্রীয় সেটিংস যেমন রাসায়নিক সিস্টেম এবং এমনকি জীবন্ত বস্তুতেও পরিলক্ষিত হতে পারে," বলেছেন Tlusty৷ "সম্ভবত এই ঘটনাগুলি অনেক বেশি সাধারণ যা আমরা আগে উপলব্ধি করেছি।"

অর্ধ-আলো, অর্ধ-বস্তুর কোয়াসিপার্টিকল ভ্যান ডার ওয়ালস চুম্বকের মধ্যে উপস্থিত হয়

এই ধরনের ঘটনা শাস্ত্রীয় সিস্টেমেও বিভিন্ন জটিল প্রক্রিয়া ব্যাখ্যা করতে সাহায্য করতে পারে, তিনি যোগ করেন। “এই কাজের মধ্যে, বিস্তারিত প্রকৃতি পদার্থবিজ্ঞান, আমরা হাইড্রোডাইনামিক স্ফটিকের অ-ভারসাম্য গলানোর স্থানান্তর ব্যাখ্যা করি যা আমরা 'কোয়াসিপার্টিকেল তুষারপাত' এর ফলাফল হিসাবে অধ্যয়ন করেছি। এগুলি ঘটে যখন কোয়াসিকণার জোড়াগুলি প্রচার করে যদিও স্ফটিক একটি শৃঙ্খল বিক্রিয়ার মাধ্যমে অন্যান্য জোড়া সৃষ্টিকে উদ্দীপিত করে।

"কোয়াসি পার্টিকেল জোড়া ফোননগুলির গতির চেয়ে দ্রুত ভ্রমণ করে এবং এইভাবে প্রতিটি জোড়া নতুন-গঠিত জোড়ার তুষারপাতের পিছনে চলে যায় - বরং একটি সুপারসনিক জেট প্লেনের পিছনে উত্পন্ন মাক শঙ্কুর মতো। অবশেষে, এই সমস্ত জোড়া একে অপরের সাথে সংঘর্ষে লিপ্ত হয়, যা শেষ পর্যন্ত স্ফটিক গলে যায়।"

গবেষকরা বলছেন যে অন্যান্য ক্লাসিক্যাল সিস্টেমে কোয়ান্টাম-সদৃশ ঘটনার আরও অনেক উদাহরণ থাকা উচিত। "আমি মনে করি যে আমাদের অনুসন্ধানগুলি শুধুমাত্র আইসবার্গের ডগা, " Tlusty বলেছেন। "এই ধরনের ঘটনা প্রকাশ করা উদ্ভূত মোড এবং ফেজ ট্রানজিশনের বোঝার অগ্রগতির জন্য খুব দরকারী হতে পারে।"

• এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
• প্লেটোব্লকচেন। Web3 মেটাভার্স ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://physicsworld.com/a/quasiparticles-appear-in-a-classical-setting-surprising-physicists/