যুক্তরাষ্ট্রের ম্যাসাচুসেটস ইনস্টিটিউটের (এমআইটি) বিজ্ঞানীরা কোয়ান্টাম পদার্থের অভ্যন্তরে ইলেকট্রনের দুটি ভিন্ন বিন্যাস পদ্ধতি বা ফেজ তৈরির প্রক্রিয়া পর্যবেক্ষণ করেছেন। গবেষক দলের প্রধান নূহ গেডিক ও তার সহকর্মীরা জানিয়েছেন, পদার্থের ভেতরে ইলেকট্রনগুলো কীভাবে পুনরায় বিন্যস্ত হয়, তা বুঝতে এই গবেষণাটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। নেচার ফিজিক্স জার্নালে প্রকাশিত এই ফলাফল ভবিষ্যতে শক্তিশালী কোয়ান্টাম যন্ত্র উদ্ভাবন ও সুপারকন্ডাক্টিভিটির রহস্য উন্মোচনে ভূমিকা রাখতে পারে।
গবেষণায় ‘আরবিয়াম ট্রাইটেলুরাইড’ নামক একটি বিরল পদার্থের পাতলা নমুনায় পরীক্ষা চালানো হয়। নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় ঠান্ডা করলে এই পদার্থের ইলেকট্রনগুলো একটি নির্দিষ্ট তরঙ্গের মতো বিন্যাসে সজ্জিত হয়, যাকে ‘চার্জ ডেনসিটি ওয়েভ’ (সিডিডব্লিউ) বলা হয়। তাপমাত্রা আরও কমালে দ্বিতীয় আরেকটি তরঙ্গ তৈরি হয়, যা আগেরটির সঙ্গে মিলে একটি পারমাণবিক দাবাখেলার বোর্ডের মতো কাঠামো গঠন করে।
পরীক্ষায় দেখা যায়, প্রথম ধাপের বিন্যাসটি খুব মসৃণভাবে ঘটে, যা বাষ্পে পরিণত হওয়ার প্রক্রিয়ার মতো। তবে দ্বিতীয় ধাপের বিন্যাসটি ঘটে সম্পূর্ণ ভিন্নভাবে। এটি পদার্থের সর্বত্র একযোগে না ঘটে বরং বিচ্ছিন্ন কিছু পকেটের মতো শুরু হয় এবং পরে ছড়িয়ে পড়ে, যা অনেকটা পানির ভেতরে বরফ জমার প্রক্রিয়ার সাথে তুলনীয়।
এমআইটির প্রাক্তন স্নাতক শিক্ষার্থী এবং বর্তমান স্ট্যানফোর্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের সহকারী অধ্যাপক আলফ্রেড জং এই গবেষণাকে কোয়ান্টাম পদার্থের একাধিক সহাবস্থানকারী পর্যায় বা ফেজ নিয়ে আলোচনার একটি চমৎকার ভিত্তি হিসেবে উল্লেখ করেছেন। গবেষকরা লেজার পালস ব্যবহার করে এই ইলেকট্রন বিন্যাস ভেঙে পুনরায় তৈরি হওয়ার দৃশ্য পর্যবেক্ষণ করেন।
এই আবিষ্কারের তাৎপর্য হলো, জটিল কোয়ান্টাম পদার্থে একাধিক পর্যায় কীভাবে একে অপরের সাথে প্রতিযোগিতা বা সহযোগিতা করে তা বোঝা সহজ হবে। গবেষকদের মতে, সুপারকন্ডাক্টিভিটি বা চুম্বকত্বের মতো বিষয়গুলোতে ইলেকট্রনের সম্মিলিত আচরণের পেছনে এই প্রক্রিয়ার গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রয়েছে। এই জ্ঞান ভবিষ্যতে সিলিকনের বিকল্প হিসেবে কোয়ান্টাম উপাদান তৈরিতে নতুন পথ দেখাবে।
