পদার্থে নোবেল পেলেন ৩ মার্কিন বিজ্ঞানী

এবারের পদার্থবিজ্ঞানে নোবেলজয়ী গবেষকদের কাজ ঘিরে পদার্থবিদ্যার একটি বড় প্রশ্ন নতুন করে আলোচনায় এসেছে—কোয়ান্টাম মেকানিক্সের প্রভাব দেখা যায়—এমন একটি সিস্টেম আসলে আকারে কত বড় হতে পারে? এ বছর পদার্থে নোবেলজয়ীরা এমন একটি বৈদ্যুতিক সার্কিটে পরীক্ষা চালিয়েছেন, যেখানে তাঁরা হাতে ধরা যায় এমন আকারের সিস্টেমেও কোয়ান্টাম টানেলিং ও এনার্জি কোয়ান্টাইজেশনের প্রমাণ দিয়েছেন।

কোয়ান্টাম মেকানিক্সে দেখা যায়, একটি কণা কোনো প্রতিবন্ধকতা ভেদ করে সোজাসুজি চলে যেতে পারে, যাকে বলা হয় টানেলিং। কিন্তু সাধারণত বহু কণা একসঙ্গে থাকলে এর কোয়ান্টাম প্রভাব হারিয়ে যায়। নোবেলজয়ীদের পরীক্ষায় দেখা গেছে, সঠিকভাবে তৈরি করলে কোয়ান্টাম বৈশিষ্ট্য বড় আকারের সিস্টেমেও প্রকাশ করা সম্ভব।

১৯৮৪ ও ১৯৮৫ সালে জন ক্লার্ক, মিশেল এইচ ডেভোরে ও জন এম মার্টিনিস একসঙ্গে এমন একটি বৈদ্যুতিক সার্কিটে পরীক্ষা চালান, যেখানে ব্যবহার করা হয় সুপার কন্ডাক্টর। সুপার কন্ডাক্টর এমন এক পদার্থ, যা কোনো বৈদ্যুতিক প্রতিবন্ধকতা ছাড়াই বিদ্যুৎ পরিবাহন করতে পারে। এই সার্কিটে তাঁরা সুপার কন্ডাক্টরের মাঝে পাতলা এক অপরিবাহী স্তর বসান। এভাবে তৈরি যন্ত্রকে বলা হয় জোসেফসন জাংশন। গবেষকেরা ধাপে ধাপে সার্কিটের বৈশিষ্ট্য মেপে ও নিয়ন্ত্রণ করে দেখেছেন, যখন বিদ্যুৎ প্রবাহিত হয় তখন এর ভেতর কী কী ঘটনা ঘটে। এ অবস্থায় সুপার কন্ডাক্টরের ভেতরে চলমান চার্জ কণাগুলো এমনভাবে আচরণ করে, যেন তারা মিলে একটি একক কণায় রূপ নিয়েছে এবং পুরো সার্কিট জুড়ে ছড়িয়ে আছে।

এই বৃহৎ কণা-সদৃশ সিস্টেম প্রথমে থাকে এমন এক অবস্থায়, যেখানে বিদ্যুৎ প্রবাহিত হয় কিন্তু কোনো ভোল্টেজ তৈরি হয় না। এই অবস্থাকে ধরা হয় একটি ফাঁদে আটকে থাকা বা অতিক্রম অযোগ্য প্রতিবন্ধকতার পেছনে থাকা অবস্থা হিসেবে। কিন্তু পরীক্ষায় দেখা যায়—সিস্টেম হঠাৎই কোয়ান্টাম চরিত্র প্রকাশ করে। এটি টানেলিং প্রক্রিয়ার মাধ্যমে শূন্য ভোল্টেজের অবস্থা থেকে বেরিয়ে আসে। আর তখনই সার্কিটে ভোল্টেজের উপস্থিতি ধরা পড়ে।

গবেষকেরা আরও দেখিয়েছেন, সিস্টেমের আচরণ একেবারে কোয়ান্টাম মেকানিক্সের পূর্বাভাসের সঙ্গে মিলে যায়। অর্থাৎ এর শক্তি ধাপে ধাপে বিন্যস্ত—এটি নির্দিষ্ট মাত্রার শক্তি গ্রহণ বা ত্যাগ করতে পারে।

পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল কমিটির চেয়ারম্যান ওলে এরিকসন বলেন, ‘শত বছরের পুরোনো কোয়ান্টাম মেকানিক্স এখনো যে নতুন চমক উপহার দিচ্ছে, সেটি উদ্‌যাপন করা সত্যিই দারুণ! একই সঙ্গে এর ব্যবহারিক গুরুত্বও অসাধারণ, কারণ ডিজিটাল প্রযুক্তির পুরো ভিত্তিই হলো কোয়ান্টাম মেকানিক্স।’

কম্পিউটার মাইক্রোচিপে ব্যবহৃত ট্রানজিস্টর হচ্ছে কোয়ান্টাম প্রযুক্তির একটি উদাহরণ। আর এ বছরের নোবেল পুরস্কার দেখিয়ে দিল, কোয়ান্টাম ক্রিপ্টোগ্রাফি, কোয়ান্টাম কম্পিউটার আর কোয়ান্টাম সেন্সরের মতো পরবর্তী প্রজন্মের প্রযুক্তি উন্নয়নে নতুন সুযোগ তৈরি হয়েছে।

উল্লেখ্য, জন ক্লার্কের জন্ম ১৯৪২ সালে যুক্তরাজ্যের ক্যামব্রিজে। ১৯৬৮ সালে ক্যামব্রিজ বিশ্ববিদ্যালয় থেকে পিএইচডি ডিগ্রি অর্জন করেন। বর্তমানে যুক্তরাষ্ট্রের ইউনিভার্সিটি অব ক্যালিফোর্নিয়া, বার্কলেতে অধ্যাপনা করছেন। মিশেল এইচ ডেবোরেটের জন্ম ১৯৫৩ সালে ফ্রান্সের প্যারিসে। ১৯৮২ সালে ফ্রান্সের প্যারিস-সুদ বিশ্ববিদ্যালয় থেকে পিএইচডি ডিগ্রি অর্জন করেন। তিনি যুক্তরাষ্ট্রের ইয়েল বিশ্ববিদ্যালয়, নিউ হেভেন এবং ইউনিভার্সিটি অব ক্যালিফোর্নিয়া, সান্তা বারবারায় অধ্যাপনা করছেন। জন এম মার্টিনিসের জন্ম ১৯৫৮ সালে। ১৯৮৭ সালে যুক্তরাষ্ট্রের ইউনিভার্সিটি অব ক্যালিফোর্নিয়া, বার্কলে থেকে পিএইচডি ডিগ্রি অর্জন করেন। তিনি ইউনিভার্সিটি অব ক্যালিফোর্নিয়া, সান্তা বারবারায় অধ্যাপনা করছেন।

এর আগে, গত বছর কৃত্রিম ‘নিউরাল নেটওয়ার্কের সাহায্যে মেশিন লার্নিংকে সক্ষম করে তোলার’ মৌলিক আবিষ্কারের জন্য পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পান জন হপফিল্ড ও জিওফ্রে হিনটন। জন হপফিল্ড যুক্তরাষ্ট্রের প্রিন্সটন ইউনিভার্সিটির অধ্যাপক এবং জিওফ্রে হিনটন কানাডার ইউনিভার্সিটি অব টরোন্টোর অধ্যাপক।

২০২৩ সালে পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পান যুক্তরাষ্ট্রের পিয়েরে অগস্তিনি, জার্মানির ফেরেন্স ক্রাউস এবং সুইডেনের অ্যানে হুইলিয়ে। আলোর স্বল্পতম স্পন্দন তৈরি করে অতি সংক্ষিপ্ত মুহূর্তকে বন্দী করার কৌশল নিয়ে গবেষণা করার স্বীকৃতি হিসেবে তাঁদের নোবেল পুরস্কারে ভূষিত করা হয়।

তার আগে ২০২২ সালে পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল জেতেন তিনজন। তাঁরা হলেন—অ্যালাইন আসপেক্ট, জন এফ ক্লসার ও আন্তন জেলিঙ্গার। ইনট্যাঙ্গলড ফোটনস, ভায়োলেশন অব বেল ইনইকুয়ালিটিস প্রতিষ্ঠা এবং কোয়ান্টাম ইনফরমেশন সায়েন্সে গুরুত্বপূর্ণ অবদান রাখায় তাঁদের এই পুরস্কার দেওয়া হয়। তাঁদের আবিষ্কার কোয়ান্টাম ইনফরমেশন প্রযুক্তির ক্ষেত্রে নতুন সুযোগ তৈরি করেছে। তিনজনের মধ্যে বিজ্ঞানী অ্যালাইন আসপেক্ট ফরাসি, জন এফ ক্লসার মার্কিন এবং আন্তন জেলিঙ্গার অস্ট্রিয়ার নাগরিক।