এমআইটি/প্রকৃতি
এমআইটিতে, পদার্থবিদরা উল্ট্রাকোল্ড পরমাণুর মেঘে “কোয়ান্টাম টর্নেডো” গঠন করতে সক্ষম হন। শেষ কাগজ নেচার জার্নালে প্রকাশিত। এটি প্রথম সরাসরি, হাতেনাতে দ্রুত ঘূর্ণায়মান কোয়ান্টাম গ্যাসের বিবর্তনের লেখক এবং নথি অনুসারে, পৃথিবীর ঘূর্ণনের প্রভাব কীভাবে বড় আকারের বায়ুর নমুনা সৃষ্টি করতে পারে সেই প্রক্রিয়াটি একই রকম।
এমআইটি বিজ্ঞানীরা তথাকথিত শিক্ষার প্রতি আগ্রহ দেখিয়েছিলেন কোয়ান্টাম হল তরল. কোয়ান্টাম হল তরল, প্রথম 1980-এর দশকে আবিষ্কৃত হয়, চৌম্বকীয় ক্ষেত্রে ভাসমান ইলেকট্রন মেঘ নিয়ে গঠিত। শাস্ত্রীয় পদ্ধতিতে, ইলেক্ট্রন একে অপরকে ধাক্কা দিয়ে স্ফটিক গঠন করে। যাইহোক, কোয়ান্টাম হল ফ্লুইডগুলিতে, ইলেকট্রনগুলি তাদের প্রতিবেশীদের আচরণের অনুকরণ করে – কোয়ান্টাম পারস্পরিক সম্পর্কের প্রমাণ।
“লোকেরা সব ধরণের আশ্চর্যজনক বৈশিষ্ট্য আবিষ্কার করেছে, এবং এর কারণ ছিল যে একটি চৌম্বক ক্ষেত্রের ইলেকট্রন (শাস্ত্রীয়ভাবে) জায়গায় জমাট বাঁধে – তাদের সমস্ত গতিশক্তি বন্ধ হয়ে যায় এবং বাকিটা সম্পূর্ণ মিথস্ক্রিয়া।” সহ-লেখক রিচার্ড ফ্লেচার ড, MIT এ পদার্থবিদ। “সুতরাং এই সমগ্র বিশ্বটি সৃষ্টি হয়েছে। কিন্তু এটি পর্যবেক্ষণ করা এবং বোঝা খুব কঠিন ছিল।”
যাইহোক, চৌম্বক ক্ষেত্রে ইলেকট্রন চলাচল খুবই ছোট এবং পর্যবেক্ষণ করা কঠিন। এইভাবে, ফ্লেচার এবং তার সহ-লেখকরা ভেবেছিলেন যে তারা অতি-ঠান্ডা কোয়ান্টাম গ্যাসের মেঘ ব্যবহার করে ইলেকট্রনের এই অস্বাভাবিক আচরণকে অনুকরণ করতে পারে। বোস-আইনস্টাইন কনডেনসেটস (বিইসি) নামে পরিচিত, এই গ্যাসগুলির নামকরণ করা হয়েছে আলবার্ট আইনস্টাইন এবং ভারতীয় পদার্থবিদ সত্যেন্দ্র বোসের নামে। 1920-এর দশকে, বোস এবং আইনস্টাইন ভবিষ্যদ্বাণী করেছিলেন যে পরমাণুর তরঙ্গায়িত প্রকৃতি তাদের প্রচার এবং ওভারল্যাপ করতে পারে যদি পরমাণুগুলি যথেষ্ট কাছাকাছি আসে।
স্বাভাবিক তাপমাত্রায়, পরমাণুগুলি বিলিয়ার্ড বলের মতো নড়াচড়া করে এবং একে অপরের থেকে দূরে সরে যায়। তাপমাত্রা কমলে তাদের গতি কমে যায়। যদি তাপমাত্রা যথেষ্ট কম হয় (একটি পরম শূন্যের এক বিলিয়ন ভাগ) এবং পরমাণুগুলি যথেষ্ট ঘনত্বে জমা হয়, তাহলে পদার্থের বিভিন্ন তরঙ্গ একে অপরকে “অনুভূত” করতে এবং সমন্বয় করতে সক্ষম হবে যেন তারা একটি বড় “সুপারটম”।
উন্মুক্ত এলাকা
প্রথমটি ছিল বিইসি এটি 1995 সালে প্রতিষ্ঠিত হয়েছিলএবং কয়েক বছর ধরে, তিনটির বেশি দল অভিজ্ঞতার পুনরাবৃত্তি করেছে। দ্য নোবেল পুরস্কার বিজয়ী আবিষ্কার পদার্থবিজ্ঞানের একটি সম্পূর্ণ নতুন ক্ষেত্র চালু করেছে। BECs বিজ্ঞানীদের অনুমতি দেয় কোয়ান্টাম পদার্থবিদ্যার অদ্ভুত, ছোট জগৎ অধ্যয়ন করার জন্য যেন তারা একটি ম্যাগনিফাইং গ্লাসের মধ্য দিয়ে দেখছে, কারণ লেজারের মতো BEC পরমাণুকে “শক্তিশালী” করে।
অতিস্বনক পারমাণবিক গ্যাসগুলি কঠিন পদার্থে ইলেকট্রন অনুকরণে ভাল, তবে তাদের চার্জ নেই। এই নিরপেক্ষতা কোয়ান্টাম হল প্রভাবের মতো অনুকরণ ঘটনাকে জটিল করে তুলতে পারে। এই ধরনের একটি নিরপেক্ষ সিস্টেমে একটি স্পিন করা এই বাধা অতিক্রম করার একটি উপায়।
“আমরা ভেবেছিলাম যে আমরা এই ঠান্ডা পরমাণুগুলিকে একটি চৌম্বক ক্ষেত্রে ইলেকট্রনের মতো বহন করতে পারি, তবে আমরা তাদের যথাযথভাবে পরিচালনা করতে পারি।” সহ-লেখক মার্টিন জুয়ারলেইন বলেছেন, কিন্তু এমআইটির একজন পদার্থবিদও। “তারপর আমরা চাক্ষুষরূপে দেখতে পারি যে পৃথক পরমাণুগুলি কী করছে এবং তারা একই কোয়ান্টাম যান্ত্রিক পদার্থবিজ্ঞানের অধীন কিনা।”
এমআইটি বিজ্ঞানীরা প্রায় 1 মিলিয়ন সোডিয়াম গ্যাস পরমাণুকে ঠান্ডা করার জন্য একটি লেজার ফাঁদ ব্যবহার করেছিলেন; ঠান্ডা পরমাণু একটি চৌম্বক ক্ষেত্র দ্বারা জায়গায় রাখা হয়. দ্বিতীয় ধাপ হল বাষ্পীভূত শীতলকরণ, যেখানে চৌম্বক ক্ষেত্রগুলির একটি নেটওয়ার্ক উষ্ণতম পরমাণুগুলিকে সরিয়ে দেওয়ার জন্য একত্রিত হয় যাতে ঠান্ডা পরমাণুগুলি একে অপরের কাছাকাছি যেতে পারে। প্রক্রিয়াটি এক কাপ গরম কফির সাথে বাষ্পীভূত শীতল করার মতো কাজ করে: গরম পরমাণু চৌম্বকীয় ফাঁদের উপরে উঠে যায় এবং বাষ্পের মতো “নিক্ষেপ” হয়।
একই চৌম্বক ক্ষেত্রগুলি প্রতি সেকেন্ডে 100 আবর্তনের গতিতে ফাঁদে পরমাণুগুলিকে ঘোরাতে পারে। লেজারের আলোর প্রতিক্রিয়ায় সোডিয়াম পরমাণুর ফ্লুরোসেন্সের মাধ্যমে এই গতি একটি সিসিডি ক্যামেরায় ধারণ করা হয়েছিল। পরমাণু একটি ছায়া নিক্ষেপ করে, এবং এই ছায়াটি শোষণ ইমেজিং নামে একটি পদ্ধতিতে পর্যবেক্ষণ করা যেতে পারে।
100 মিলিসেকেন্ডের মধ্যে, পরমাণুগুলি একটি দীর্ঘ, পাতলা কাঠামোতে পরিণত হয়েছিল যা একটি সুইয়ের মতো। ক্লাসিক তরল থেকে ভিন্ন যা ক্রমাগত পাতলা হতে থাকে (সিগারেটের ধোঁয়ার মতো), কোয়ান্টাম তরল কতটা পাতলা হতে পারে তার একটি সীমা রয়েছে। এমআইটি গবেষকরা দেখতে পেয়েছেন যে তাদের অতিস্বনক তরলগুলিতে গঠিত সূঁচের মতো কাঠামো এই সূক্ষ্মতায় পৌঁছেছে। গবেষকরা গত বছর তাদের ঘূর্ণায়মান কোয়ান্টাম গ্যাস এবং সম্পর্কিত ফলাফলগুলি বর্ণনা করেছেন বিজ্ঞানে.
এই সর্বশেষ নিবন্ধটি এমআইটি পরীক্ষাকে আরও এক ধাপ এগিয়ে নিয়ে গেছে পরীক্ষা করে কীভাবে একটি সুচের মতো তরল বিশুদ্ধ ঘূর্ণন এবং পারমাণবিক মিথস্ক্রিয়া অবস্থার অধীনে বিকশিত হতে পারে। ফলাফল: একটি কোয়ান্টাম অস্থিরতা যা তরল সুচকে দোদুল্যমান করে এবং তারপর প্লাগটি ঘোরায়। অবশেষে, টর্নেডোর মতো ঘূর্ণায়মান ব্লবগুলির একটি সিরিজে তরলটি স্ফটিক হয়ে যায় – একটি সম্পূর্ণ ঘূর্ণায়মান গ্যাসের ভিতরে পারমাণবিক মিথস্ক্রিয়া দ্বারা গঠিত একটি কোয়ান্টাম স্ফটিক। এটি বিবর্তন নামক গঠনগুলির সাথে আশ্চর্যজনকভাবে সাদৃশ্যপূর্ণ কেলভিন-হেলমহোল্টজ মেঘ, বায়ুমন্ডলে দুটি বায়ু স্রোতের মধ্যে গতির পার্থক্যের (গতি এবং দিক) ফলস্বরূপ, একটি সমজাতীয় মেঘ ক্রমাগত আঙ্গুল তৈরি করতে শুরু করে।
“এই বিবর্তনটি এই ধারণার সাথে যুক্ত যে চীনে একটি প্রজাপতি কীভাবে অস্থিরতার কারণে এখানে ঝড় তৈরি করতে পারে যা অশান্তি সৃষ্টি করে।” Zwierlein বলেন. “এখানে আমাদের কোয়ান্টাম বায়ু রয়েছে: তরল শুধুমাত্র কোয়ান্টাম অস্থিরতা থেকে ছোট মেঘ এবং ঘূর্ণিগুলির স্ফটিক কাঠামোতে ভেঙ্গে যায়। এবং এই কোয়ান্টাম প্রভাবগুলি সরাসরি দেখতে সক্ষম হওয়া একটি লাফ।”
দৃশ্যত, এই আচরণ পূর্বাভাস ছিল আগের কাগজ MIT টিম দ্বারা নতুন আবিষ্কৃত অন্যান্য পদার্থবিদদের দ্বারা। এই গবেষণার জন্য কিছু সম্ভাব্য ব্যবহারিক অ্যাপ্লিকেশন রয়েছে, বিশেষ করে পানির নিচে ন্যাভিগেশনের জন্য অত্যন্ত সংবেদনশীল ঘূর্ণন সেন্সর। সাবমেরিন অহংকার করা সম্পর্কিত ফাইবার অপটিক জাইরোস্কোপ যখন তারা পানির নিচে থাকে তখন ঘূর্ণন গতি সনাক্ত করতে, এটি একটি হস্তক্ষেপ প্যাটার্নও তৈরি করে। পরমাণুগুলি আলোর চেয়ে ধীর গতিতে চলে, তাই একটি কোয়ান্টাম টর্নেডো সেন্সর আরও সংবেদনশীল হবে – এটি পৃথিবীর ঘূর্ণনের ছোট পরিবর্তনগুলি পরিমাপ করার জন্য যথেষ্ট সংবেদনশীল হতে পারে।
DOI: প্রকৃতি, 2022। 10.1038 / s41586-021-04170-2 (DOI সম্পর্কে)।
