সুপারকন্ডাক্টর আচরণের নতুন ফর্ম আবিষ্কৃত হয়েছে যা আমরা আগে কখনও দেখিনি

একটি সুপারকন্ডাক্টিং অবস্থায় থাকা উপাদানগুলি বিজ্ঞানীদের কাছে বিশাল আগ্রহের বিষয়।

এটি বিরল বৈশিষ্ট্যগুলির কারণে – প্রাথমিকভাবে শূন্য প্রতিরোধের সাথে বিদ্যুৎ পরিচালনা করার ক্ষমতা, তাপের জন্য কিছুই হারায় না – যা কম্পিউটিং, শক্তি গ্রিড এবং পরিবহনকে রূপান্তরিত করার প্রতিশ্রুতি দেয়।

এই ঘটনাটি ঘটে যখন মুক্ত ইলেকট্রনগুলি খুব ঠান্ডা তাপমাত্রায় একটি নিম্ন-শক্তির কোয়ান্টাম অবস্থায় ঘনীভূত হয়, যাকে কুপার জোড়া বলা হয় যাতে তারা হস্তক্ষেপ ছাড়াই পদার্থের মাধ্যমে জিপ করতে পারে।

2007 সালে, বিজ্ঞানীরা আরও বহিরাগত ইলেক্ট্রন আন্দোলনের অস্তিত্বের ভবিষ্যদ্বাণী করেছিলেন, যাকে বলা হয় পেয়ার ডেনসিটি ওয়েভ (PDW), যেখানে কুপার জোড়া নড়াচড়া করার সময় নির্দিষ্ট প্যাটার্ন তৈরি করে, যেমন বালির উপর লহর।

এখন আরবানা-চ্যাম্পেইনের ইলিনয় বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষকদের নেতৃত্বে একটি দল ধাতব ইউরেনিয়াম ডিটেলুরাইডের পৃষ্ঠে PDW-এর জবরদস্ত প্রমাণ পেয়েছে, তাদের ফলাফল প্রকাশিত হয়েছে পিএনএএস.

আরও কী, প্যাটার্নগুলি স্ট্যান্ডার্ড সুপারকন্ডাক্টিং স্টেটের বাইরে টিকে থাকতে দেখা গেছে, এমন কিছু যা আগে কখনও দেখা যায়নি।

আরবানা-চ্যাম্পেইনের ইলিনয় বিশ্ববিদ্যালয়ের পদার্থবিদ এডুয়ার্ডো ফ্র্যাডকিন বলেছেন, “জোড়া ঘনত্বের তরঙ্গ হল চেশায়ার বিড়ালের অতিপরিবাহীতার হাসি।”

“এগুলি হল সেই ভেস্টিজ যা পর্যায়টি নিজেই অদৃশ্য হয়ে গেলে থেকে যায়।

“প্রচলিত সুপারকন্ডাক্টরগুলিতে, পূর্ণ পর্বের রূপান্তর ঘটলে কুপার জোড়া তৈরি হয়, কিন্তু এই সিস্টেমে, পরিবর্তন বিন্দুর উপরে PDW তে তাদের পর্যবেক্ষণ দেখায় যে তারা একটি ভিন্ন অবস্থায় আগে থেকেই গঠিত হয়েছে।”

ইউরেনিয়াম ডাইটেলুরাইড প্রায় 2.1 কেলভিন (প্রায় -271 °সে বা -456 °ফা) এর নিচে একটি সুপারকন্ডাক্টর হয়ে ওঠে এবং গবেষকদের জন্য বিশেষ আগ্রহের কারণ এটি একটি বিরল ‘স্পিন-ট্রিপলেট’ সুপারকন্ডাক্টর বলে মনে করা হয়, যেখানে জোড়া ইলেক্ট্রনগুলির একটি ক্ষুদ্র চৌম্বকীয় অভিযোজনও রয়েছে।

পিডিডব্লিউ এর লক্ষণগুলি পূর্বে ধাতুতে সনাক্ত করা হয়েছিল, এবং এখানে গবেষকরা ইউরেনিয়াম ডিটেলুরাইডের একটি কাস্টম-তৈরি, উচ্চ-মানের ফর্ম ব্যবহার করে ঘনিষ্ঠভাবে দেখেছিলেন।

উপাদানটি একটি ভেক্টর চৌম্বক ক্ষেত্র স্ক্যানিং টানেলিং মাইক্রোস্কোপ (STM) এর মাধ্যমে অনুসন্ধান করা হয়েছিল, যা একাধিক, নির্বিচারে নির্দেশাবলীতে চৌম্বকীয় প্রতিক্রিয়া পরিমাপ করতে পারে।

“আমাদের পরীক্ষার একটি মূল সুবিধা ছিল নতুন উন্নত ভেক্টর-চুম্বক সরঞ্জাম, যা একাধিক দিক বরাবর একটি অস্বাভাবিকভাবে বড় চৌম্বক-ক্ষেত্র পরিসীমা প্রদান করে,” বলেছেন আরবানা-চ্যাম্পেইনের ইলিনয় বিশ্ববিদ্যালয়ের পদার্থবিদ জেন ঝু।

“তাপমাত্রার সাথে একত্রে ক্ষেত্রের মাত্রা এবং দিক উভয়কেই পদ্ধতিগতভাবে পরিবর্তিত করে, আমরা কীভাবে এই মোডগুলি বিকশিত হয়েছে তা ট্র্যাক করতে পারি এবং আস্থা তৈরি করতে পারি যে আমরা যে আচরণটি পর্যবেক্ষণ করেছি তা অন্তর্নিহিত ছিল।”

গবেষকরা সুপারকন্ডাক্টিভিটির জন্য প্রয়োজনীয় সমালোচনামূলক তাপমাত্রার নীচে এবং এটির উপরেও উল্লেখযোগ্যভাবে একটি বিন্দুতে চার্জের ধরণগুলিকে ব্যাখ্যা করার জন্য তাত্ত্বিক মডেলগুলি যুক্ত করেছেন।

“উচ্চ মানের নমুনা বাড়ানোর জন্য নতুন পদ্ধতির জন্য ধন্যবাদ, আমরা বর্ণালী স্বাক্ষরগুলি পর্যবেক্ষণ করতে সক্ষম হয়েছি যা তাপমাত্রা এবং চৌম্বক ক্ষেত্রের সাথে সাড়া দেয় ঠিক যেভাবে জোড়া ঘনত্বের তরঙ্গ হওয়া উচিত,” বলেছেন আরবানা-চ্যাম্পেইনের ইলিনয় বিশ্ববিদ্যালয়ের পদার্থবিদ বিদ্যা মাধবন৷

“আমরা এমনকি দেখিয়েছি যে মোডগুলি তাপমাত্রার উপরে টিকে থাকে যেখানে সুপারকন্ডাক্টিভিটি অদৃশ্য হয়ে যায়, একটি কথোপকথন তাত্ত্বিক ভবিষ্যদ্বাণী যা এখন আগে বিশ্বাসযোগ্যভাবে পর্যবেক্ষণ করা হয়নি।”

frameborder=”0″ allow=”accelerometer; অটোপ্লে ক্লিপবোর্ড-লেখা; এনক্রিপ্টেড মিডিয়া; জাইরোস্কোপ; ছবিতে ছবি; web-share” referrerpolicy=”strict-origin-when-cross-origin” allowfullscreen>

এর অর্থ এই নয় যে উচ্চ তাপমাত্রায় ইউরেনিয়াম ডাইটেলুরাইডে বাল্ক সুপারকন্ডাক্টিভিটি ঘটছে, তবে এটি পদার্থবিদদের বুঝতে সাহায্য করে যে কুপার জোড়া কীভাবে কাজ করে এবং কীভাবে তারা প্রচলিত সুপারকন্ডাক্টিং অবস্থার বাইরে থাকতে পারে।

এটি গবেষকদের উচ্চ তাপমাত্রায় সুপারকন্ডাক্টর বিকাশের জন্য প্রয়োজনীয় পদার্থবিদ্যাকে আরও ভালভাবে বুঝতে সাহায্য করতে পারে। এই ধরনের অগ্রগতি অবশেষে এই উপকরণগুলিকে আরও ব্যাপকভাবে ব্যবহারযোগ্য করে তুলতে পারে।

চার্জ ডেনসিটি ওয়েভ (CDWs) নামে আরেকটি ইলেক্ট্রন রিপল স্টেট আছে, যেখানে কিছু ইলেক্ট্রন অ-ইনিফর্ম প্যাটার্ন গ্রহণ করে। এই তরঙ্গগুলি কীভাবে PDW-এর সাথে সংযুক্ত তা বোঝা ভবিষ্যতে পরীক্ষামূলক ফলাফল ব্যাখ্যা করার ক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ হবে।

“পিডিডব্লিউগুলি বাস্তব উপকরণগুলিতে বিশ্লেষণ করা কঠিন, কারণ তারা কিছু পরীক্ষায় প্রচলিত সুপারকন্ডাক্টরের মতো আচরণ করে এবং CDW-এর মতো [others]স্ট্যানফোর্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের পদার্থবিদ জুলিয়ান মে-ম্যান বলেছেন।

“একটি PDW এর অস্তিত্ব নিশ্চিত করার জন্য উচ্চ-মানের পরীক্ষামূলক ডেটার পাশাপাশি যত্নশীল তাত্ত্বিক বিশ্লেষণ উভয়ই প্রয়োজন।”

গবেষণাটি প্রকাশিত হয়েছে পিএনএএস.