একটি আন্তর্জাতিক গবেষণা দল- সহ Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR)- একটি কোয়ান্টাম অবস্থা আবিষ্কার করেছে যা এইভাবে বর্ণনা করা যেতে পারে। বিজ্ঞানীরা নিখুঁত শূন্য তাপমাত্রার কাছাকাছি একটি বিশেষ উপাদানকে শীতল করতে পেরেছিলেন। তারা দেখতে পেল যে পরমাণুর একটি কেন্দ্রীয় সম্পত্তি - তাদের প্রান্তিককরণ - যথারীতি "হিমায়িত" হয়নি, তবে একটি "তরল" অবস্থায় রয়েছে।
মধ্যে কোয়ান্টাম উপকরণ, ইলেকট্রনগুলি একে অপরের সাথে এবং স্ফটিক জালির পরমাণুর সাথে অস্বাভাবিক তীব্রতার সাথে যোগাযোগ করে। এই ঘনিষ্ঠ সংযোগটি শক্তিশালী কোয়ান্টাম প্রভাব তৈরি করে যা মাইক্রোস্কোপিক এবং ম্যাক্রোস্কোপিক স্তরকে প্রভাবিত করে। এই ঘটনাগুলি কোয়ান্টাম পদার্থকে অসাধারণ গুণাবলী দেয়। উদাহরণস্বরূপ, কম তাপমাত্রায়, তারা ক্ষতিহীনভাবে বিদ্যুৎ বহন করতে পারে। প্রায়শই, তাপমাত্রা, চাপ বা বৈদ্যুতিক ভোল্টেজের সামান্য তারতম্যও একটি উপাদানের আচরণকে উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তন করতে যথেষ্ট।
এইচজেডডিআর-এর ড্রেসডেন হাই ফিল্ড ম্যাগনেটিক ল্যাবরেটরি (এইচএলডি) থেকে অধ্যাপক জোচেন ওয়াসনিৎজা বলেছেন, “নীতিগতভাবে, চুম্বককে কোয়ান্টাম উপাদান হিসেবেও গণ্য করা যেতে পারে; সর্বোপরি, চুম্বকত্ব উপাদানের ইলেকট্রনের অন্তর্নিহিত ঘূর্ণনের উপর ভিত্তি করে। কিছু উপায়ে, এই স্পিনগুলি একটি তরলের মতো আচরণ করতে পারে।"
"তাপমাত্রা কমে যাওয়ার সাথে সাথে, এই বিকৃত ঘূর্ণনগুলি বরফে পরিণত হতে পারে, যেমন জল বরফে পরিণত হয়।"
"উদাহরণস্বরূপ, নির্দিষ্ট ধরনের চুম্বক, তথাকথিত ফেরোম্যাগনেট, তাদের "ফ্রিজিং" বা আরও সঠিকভাবে, অর্ডারিং পয়েন্টের উপরে অ-চৌম্বক। এর নিচে নেমে গেলেই তারা স্থায়ী চুম্বক হয়ে উঠতে পারে।"
এই গবেষণায়, বিজ্ঞানীরা এমন একটি কোয়ান্টাম অবস্থা আবিষ্কার করতে চেয়েছিলেন যেখানে স্পিনগুলির সাথে যুক্ত পারমাণবিক প্রান্তিককরণ অর্ডার করে না, এমনকি অতিকোল্ড তাপমাত্রায়ও - এমন একটি তরলের মতো যা কঠিন হবে না, এমনকি প্রচণ্ড ঠান্ডায়ও।
এই অবস্থায় পৌঁছানোর জন্য, গবেষণা দলটি একটি অনন্য পদার্থ নিযুক্ত করেছিল, প্রসিওডিয়ামিয়াম, জিরকোনিয়াম এবং অক্সিজেনের মিশ্রণ। তারা বিশ্বাস করত যে এই উপাদানের স্ফটিক জালির বৈশিষ্ট্যগুলি ইলেকট্রন স্পিনগুলিকে পরমাণুর চারপাশে তাদের কক্ষপথের সাথে অনন্যভাবে যোগাযোগ করতে দেয়।
টোকিও বিশ্ববিদ্যালয়ের অধ্যাপক সাতোরু নাকাতসুজি বলেছেন, “তবে পূর্বশর্ত ছিল চরম বিশুদ্ধতা এবং গুণমানের স্ফটিক থাকা। এটি বেশ কয়েকটি প্রচেষ্টা গ্রহণ করেছিল, কিন্তু অবশেষে, দলটি তাদের পরীক্ষার জন্য যথেষ্ট বিশুদ্ধ স্ফটিক তৈরি করতে সক্ষম হয়েছিল: একটি ক্রিওস্ট্যাটে, এক ধরণের সুপার থার্মোস ফ্লাস্ক, বিশেষজ্ঞরা ধীরে ধীরে তাদের নমুনাকে 20 মিলিকেলভিনে ঠাণ্ডা করে – এক ডিগ্রির মাত্র পঞ্চাশ ভাগের এক ভাগ। পরম শূন্যের উপরে। নমুনা এই শীতল প্রক্রিয়া এবং ভিতরে সাড়া কিভাবে দেখতে চৌম্বক ক্ষেত্র, তারা পরিমাপ করেছে এটি দৈর্ঘ্যে কতটা পরিবর্তিত হয়েছে। অন্য একটি পরীক্ষায়, গ্রুপটি রেকর্ড করেছে কীভাবে স্ফটিকটি সরাসরি আল্ট্রাসাউন্ড তরঙ্গের মাধ্যমে প্রতিক্রিয়া জানায়।"
আল্ট্রাসাউন্ড তদন্তের এইচএলডি বিশেষজ্ঞ ডঃ সের্গেই ঝেরলিটসিন বর্ণনা করেন, “যদি স্পিনগুলিকে আদেশ দেওয়া হত, এটি স্ফটিকের আচরণে আকস্মিক পরিবর্তন ঘটানো উচিত ছিল, যেমন দৈর্ঘ্যের আকস্মিক পরিবর্তন। তবুও, আমরা যেমন পর্যবেক্ষণ করেছি, কিছুই হয়নি! দৈর্ঘ্য বা এর প্রতিক্রিয়াতে কোন আকস্মিক পরিবর্তন হয়নি আল্ট্রাসাউন্ড তরঙ্গ. "
"স্পিন এবং অরবিটালের উচ্চারিত ইন্টারপ্লে অর্ডারিংকে বাধা দিয়েছিল, এই কারণেই পরমাণুগুলি তাদের তরল কোয়ান্টাম অবস্থায় রয়ে গেছে - এই ধরনের একটি কোয়ান্টাম অবস্থা প্রথমবার দেখা গেছে। চৌম্বকীয় ক্ষেত্রের আরও তদন্ত এই অনুমানকে নিশ্চিত করেছে।"
জোচেন ওসনিৎজা ধারণা, "এই মৌলিক গবেষণার ফলাফলেরও একদিন ব্যবহারিক প্রভাব থাকতে পারে: কিছু সময়ে, আমরা সংবেদনশীল কোয়ান্টাম সেন্সর বিকাশের জন্য নতুন কোয়ান্টাম অবস্থা ব্যবহার করতে সক্ষম হতে পারি। এটি করার জন্য, যাইহোক, আমাদের এখনও এই রাজ্যে কীভাবে নিয়মতান্ত্রিকভাবে উত্তেজনা তৈরি করা যায় তা বের করতে হবে। কোয়ান্টাম সেন্সিং ভবিষ্যতের একটি প্রতিশ্রুতিশীল প্রযুক্তি বলে মনে করা হয়। যেহেতু তাদের কোয়ান্টাম প্রকৃতি তাদের বাহ্যিক উদ্দীপনার প্রতি অত্যন্ত সংবেদনশীল করে তোলে, কোয়ান্টাম সেন্সরগুলি প্রচলিত সেন্সরগুলির চেয়ে অনেক বেশি নির্ভুলতার সাথে চৌম্বক ক্ষেত্র বা তাপমাত্রা নিবন্ধন করতে পারে।"
জার্নাল রেফারেন্স:
- Tang, N., Gritsenko, Y., Kimura, K. et al. একটি পাইরোক্লোর জালিতে স্পিন-অরবিটাল তরল অবস্থা এবং তরল-গ্যাস মেটাম্যাগনেটিক ট্রানজিশন। নাট। Phys (2022)। DOI: 10.1038/s41567-022-01816-4
