অস্ট্রিয়ান একাডেমি অফ সায়েন্সেস, ইউনিভার্সিটি অটোনোমা ডি বার্সেলোনা এবং জেনেভা বিশ্ববিদ্যালয়ের পদার্থবিদরা কোয়ান্টাম স্তরে প্রমাণ করেছেন যা অন্যরা দীর্ঘদিন ধরে সন্দেহ করেছিল – যে কোয়ান্টাম মেকানিক্স তার উপাদানগুলির মধ্যে তাপমাত্রার পার্থক্য সহ একটি সিস্টেম কত দ্রুত তাপীয় ভারসাম্যে পৌঁছায় তার গতিসীমা আরোপ করে। এই গতি সীমা সার্বজনীন, এবং সিস্টেমে কেউ যা করে না তা আসলে এটি পরিবর্তন করতে পারে না।
তাপীয় ভারসাম্য একটি কঠিন ধারণার মতো শোনাতে পারে, কিন্তু প্রতিদিন শত শত সিস্টেম আমাদের চারপাশে পৌঁছায়। এক কাপ গরম কফি শেষ পর্যন্ত ঘরের তাপমাত্রায় ঠাণ্ডা হয়ে যাবে, অথবা এক গ্লাস কোলাও একই তাপমাত্রায় পৌঁছানোর জন্য উষ্ণ হয়ে উঠবে, এমনকি যদি তাদের একে অপরের কাছাকাছি না রাখা হয়।
এটি কত দ্রুত ঘটবে তা ঘরের তাপমাত্রা বা আপনি কত বড় গ্লাস পানীয় ঢেলেছেন ইত্যাদির উপর বাহ্যিক কারণের উপর নির্ভর করতে পারে। কিন্তু পদার্থবিজ্ঞানীরা দীর্ঘদিন ধরে সন্দেহ করেছিলেন যে একটি সাবঅ্যাটমিক স্তরে এমন কিছু আছে যা অন্তর্নিহিতভাবে নিয়ন্ত্রণ করে কত দ্রুত এই পরিবর্তনগুলি ঘটতে পারে।
স্পেন, অস্ট্রিয়া এবং সুইজারল্যান্ডের শীর্ষস্থানীয় কিছু প্রতিষ্ঠানের গবেষকদের একটি দল এখন গাণিতিক প্রমাণে পৌঁছেছে যা দেখায় যে প্রকৃতপক্ষে একটি কোয়ান্টাম-স্তরের গতি সীমা রয়েছে যা নির্ধারণ করে যে সিস্টেমগুলি তাদের তাপীয় ভারসাম্য কত দ্রুত পৌঁছায়।
প্রমাণ এ পৌঁছেছেন
যদিও আমরা আমাদের শীতল কফির কাপে এটি লক্ষ্য করিনি, পদার্থবিজ্ঞানীরা সুপারকন্ডাক্টর এবং অন্যান্য কোয়ান্টাম সিস্টেমের সাথে কাজ করার সময় গতি সীমার সম্ভাবনা দীর্ঘকাল লক্ষ্য করেছেন। এটি সত্যিই বিদ্যমান তা প্রমাণ করার জন্য, বিজ্ঞানীদের একটি গাণিতিক প্রমাণের প্রয়োজন, যা ইউরোপীয় গবেষকরা ঠিক কী করতে প্রস্তুত করেছিলেন।
একটি সার্বজনীন গাণিতিক কাঠামো ব্যবহার করে, গবেষকরা তাপীকরণকে একটি প্রক্রিয়া হিসাবে বিবেচনা করেছেন যা বিভিন্ন কোয়ান্টাম সিস্টেমকে তাদের সংশ্লিষ্ট তাপীয় অবস্থায় নিয়ে আসতে পারে। কোয়ান্টাম তথ্য তত্ত্ব ব্যবহার করে, তারা নির্ধারণ করেছিল যে কোয়ান্টাম-যান্ত্রিক নীতির উপর ভিত্তি করে এটি কত দ্রুত অর্জন করা যেতে পারে।
তারপরে তারা তাদের সমীকরণগুলি কোয়ান্টাম কণার একটি তাত্ত্বিক মডেলে প্রয়োগ করেছিল এবং তাদের আচরণ গাণিতিকভাবে বিশ্লেষণ করার চেষ্টা করেছিল। বিশ্লেষণে দেখা গেছে যে কোয়ান্টাম মেকানিক্স প্রকৃতপক্ষে বিভিন্ন কোয়ান্টাম সিস্টেম কত দ্রুত তাপীয় ভারসাম্যে পৌঁছাতে পারে তার গতি সীমা রাখে।
একটি সর্বজনীন সীমা
গবেষকরা দেখেছেন যে সীমাটি শুধুমাত্র সিস্টেমের তাপমাত্রা দ্বারা নির্ধারিত হয় না বরং দুটি ধ্রুবক দ্বারাও নির্ধারিত হয় – হ্রাসকৃত প্ল্যাঙ্কের ধ্রুবক এবং বোল্টজম্যান ধ্রুবক, যা একটি গ্যাসের কণার গড় গতিশক্তিকে সিস্টেমের থার্মোডাইনামিক তাপমাত্রার সাথে সম্পর্কিত করে।
এর মানে হল যে এমনকি যখন সিস্টেমের উপাদানগুলি উচ্চ তাপমাত্রায় থাকতে পারে এবং দ্রুত ভারসাম্য অর্জন করতে পারে বলে মনে হয়, তবুও তারা কোয়ান্টাম মেকানিক্স দ্বারা আরোপিত গতিসীমার চেয়ে দ্রুত যেতে পারে না। এটি নিশ্চিত করে যে গতির সীমা তাপমাত্রা এবং কোয়ান্টাম মেকানিক্সের উপর নির্ভর করে এবং এটি যে পরিবেশে কাজ করছে তার জটিলতার উপর নয়।
মজার বিষয় হল, যদিও, যখন সিস্টেমের উপাদানগুলির তাপমাত্রার পার্থক্য খুব কম থাকে, তখন তাপীয় ভারসাম্যের হার একই হয় না যখন তাপমাত্রার পার্থক্যগুলি উচ্চতর দিকে থাকে। পরিবর্তে, এটি সিস্টেমের দুটি সর্বনিম্ন-শক্তি রাষ্ট্র দ্বারা নির্ধারিত হয়।
ফলাফলগুলি কম্পিউটিং এবং সেন্সিংয়ের মতো কোয়ান্টাম প্রযুক্তিতে নতুন গবেষণার পথ খুলে দেয়।
গবেষণার ফলাফল জার্নালে প্রকাশিত হয়েছে প্রকৃতি পদার্থবিদ্যা.
