পদার্থবিদ্যায় নোবেল পুরষ্কার ২০২৫: মাইক্রো থেকে ম্যাক্রোতে কোয়ান্টাম মেকানিক্স

কোয়ান্টাম মেকানিক্স আবিষ্কারের ঠিক ১০০ বছর পর, ২০২৫ সালে পদার্থবিদ্যায় নোবেল পুরষ্কার তিনজন আমেরিকান বিজ্ঞানীকে সম্মানিত করা হয় যারা দেখিয়েছিলেন যে অদ্ভুত কোয়ান্টাম প্রভাব বৃহৎ পরিসরে ঘটতে পারে, যা কোয়ান্টাম প্রযুক্তির জন্য একটি নতুন যুগের সূচনা করে।

৭ অক্টোবর সুইডেনের স্টকহোমে এক সংবাদ সম্মেলনে রয়্যাল সুইডিশ একাডেমি অফ সায়েন্সেস কর্তৃক পদার্থবিদ্যায় এই বছরের নোবেল পুরস্কার বিজয়ী হিসেবে বিজ্ঞানী জন ক্লার্ক, মিশেল এইচ. ডেভোরেট এবং জন এম. মার্টিনিসকে ঘোষণা করা হয়েছে - ছবি: রয়টার্স

১৯২৫ সালে, পদার্থবিদ হাইজেনবার্গ, শ্রোডিঙ্গার এবং ডিরাক কোয়ান্টাম মেকানিক্স আবিষ্কার করেন - একটি অদ্ভুত আবিষ্কার যা বিশ্বকে বদলে দেবে।

ঠিক ১০০ বছর পর, ২০২৫ সালে পদার্থবিদ্যায় নোবেল পুরষ্কার তিনজন আমেরিকান পদার্থবিদকে দেওয়া হয় যারা কোয়ান্টাম টানেলিং এফেক্ট - একটি অদ্ভুত মাইক্রোস্কোপিক কোয়ান্টাম এফেক্ট - ম্যাক্রোস্কোপিক জগতে এনেছিলেন, যা অনেক যুগান্তকারী প্রয়োগের দ্বার উন্মোচন করেছিল।

শতাব্দী প্রাচীন কোয়ান্টাম মেকানিক্স যেভাবে নতুন নতুন চমক এনে দিচ্ছে তা উদযাপন করতে পারাটা দারুণ। এটি অবিশ্বাস্যভাবে কার্যকরও, কারণ কোয়ান্টাম মেকানিক্স হল সমস্ত ডিজিটাল প্রযুক্তির ভিত্তি।

ওলে এরিকসন (পদার্থবিদ্যার নোবেল কমিটির চেয়ারম্যান, বক্তব্য রাখছেন)

টানেলিং প্রভাবের যুগান্তকারী আবিষ্কার

নোবেল কমিটির ঘোষণা অনুসারে, "বৈদ্যুতিক সার্কিটে ম্যাক্রোস্কোপিক কোয়ান্টাম টানেলিং প্রভাব এবং শক্তির পরিমাণ নির্ধারণের আবিষ্কারের জন্য" তিন আমেরিকান পদার্থবিদ, জন ক্লার্ক, মিশেল এইচ. ডেভোরেট এবং জন এম. মার্টিনিসকে ২০২৫ সালের পদার্থবিদ্যায় নোবেল পুরষ্কার দেওয়া হয়েছে।

এই বছরের পুরষ্কারটি ১৯৮৪ এবং ১৯৮৫ সালে সুপারকন্ডাক্টিং সার্কিটগুলিতে পরিচালিত একাধিক পরীক্ষার একটি সিরিজকে সম্মানিত করে, যা প্রমাণ করে যে "টানেলিং" - বাধার মধ্য দিয়ে কণাগুলির অতিক্রম করার ঘটনা যা কেবল কোয়ান্টাম মেকানিক্সেই ঘটতে পারে - পূর্বে বিশ্বাস করা হয়েছিল তার চেয়ে অনেক বড় স্কেলে ঘটতে পারে।

১৯৬৮ সালে কেমব্রিজ বিশ্ববিদ্যালয় থেকে পিএইচডি ডিগ্রি অর্জনকারী অধ্যাপক জন ক্লার্ক ১৯৬৯ সাল থেকে ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়, বার্কলেতে পদার্থবিদ্যার অধ্যাপক হিসেবে কর্মরত। বর্তমানে তিনি বিশ্ববিদ্যালয়ের গ্র্যাজুয়েট স্কুলের অধ্যাপক এমেরিটাস।

মিশেল এইচ. ডেভোরেট, প্যারিসে জন্মগ্রহণকারী এবং সেখানেই ডক্টরেট ডিগ্রি অর্জনকারী, ইয়েল বিশ্ববিদ্যালয়ের ইয়েল কোয়ান্টাম ইনস্টিটিউটে ফলিত পদার্থবিদ্যার এমেরিটাস অধ্যাপক।

জন এম. মার্টিনিস ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়, বার্কলে থেকে পিএইচডি ডিগ্রি অর্জন করেছেন। বিশ্ববিদ্যালয়ে শিক্ষকতা করার পর, তিনি সম্প্রতি গুগলের কোয়ান্টাম এআই গ্রুপের সাথে কাজ করেছেন।

১৯৮০-এর দশকের মাঝামাঝি সময়ে, মিঃ ডেভোরেট তার ডক্টরেট ছাত্র মার্টিনিসের সাথে মিঃ ক্লার্কের গবেষণা দলে পোস্টডক্টরাল গবেষক হিসেবে যোগ দেন। একসাথে, তারা ম্যাক্রোস্কোপিক স্তরে কোয়ান্টাম টানেলিং প্রভাব প্রদর্শনের চ্যালেঞ্জ গ্রহণ করেন।

তাদের পরীক্ষায়, তিন বিজ্ঞানী সুপারকন্ডাক্টর দিয়ে সার্কিট তৈরি করেছিলেন যা প্রতিরোধ ছাড়াই বৈদ্যুতিক প্রবাহ পরিচালনা করতে পারে। সার্কিটের বৈশিষ্ট্যগুলিকে পরিবর্তন এবং পরিমাপ করে, তারা ঘটে যাওয়া ঘটনাগুলি নিয়ন্ত্রণ করতে পারতেন। সুপারকন্ডাক্টরের মধ্য দিয়ে চলমান চার্জযুক্ত কণাগুলি এমন একটি সিস্টেম তৈরি করেছিল যা এমন আচরণ করেছিল যেন তারা একটি একক কণা যা পুরো সার্কিটকে পূর্ণ করে।

কণার এই ব্যবস্থাটি প্রাথমিকভাবে এমন অবস্থায় থাকে যেখানে ভোল্টেজ ছাড়াই বিদ্যুৎ প্রবাহিত হয়, যেন একটি দুর্গম বাধা দ্বারা অবরুদ্ধ।

পরীক্ষায়, সিস্টেমটি কোয়ান্টাম টানেলিং প্রভাবের মাধ্যমে এই অবস্থা থেকে বেরিয়ে এসে কোয়ান্টাম বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করেছে। তিন বিজ্ঞানী আরও দেখিয়েছেন যে সিস্টেমটি কোয়ান্টাইজড ছিল, যার অর্থ এটি কেবল নির্দিষ্ট পরিমাণে শক্তি শোষণ বা নির্গত করে।

কোয়ান্টাম মেকানিক্যাল টানেলিং এফেক্টের উদাহরণ: একটি বল দেয়ালে ছুঁড়ে মারলে তা লাফিয়ে ফিরে আসে। কিন্তু একটি মাইক্রোস্কোপিক কণা ছুঁড়ে মারলে তা দেয়ালের মধ্য দিয়ে চলে যায়। এই প্রভাব সাধারণত একটি বৃহৎ কণার দলের জন্য হ্রাস পায়, যে কারণে আমরা দৈনন্দিন জীবনে কাউকে দেয়ালের মধ্য দিয়ে যেতে দেখি না - ছবি: জোহান জার্নেস্টাড/সুইডিশ একাডেমি অফ সায়েন্সেস

কোয়ান্টাম প্রযুক্তির পথ প্রশস্ত করা

কোয়ান্টাম মেকানিক্স বোঝার জন্য এই পরীক্ষাটির গুরুত্বপূর্ণ প্রভাব রয়েছে। পূর্বে, ম্যাক্রোস্কোপিক কোয়ান্টাম মেকানিক্যাল প্রভাবে অনেকগুলি মাইক্রোস্কোপিক কণা একত্রিত হয়ে লেজার, সুপারকন্ডাক্টর এবং সুপারফ্লুইডের মতো ঘটনা তৈরি করত। তবে, এই বছরের তিন নোবেল পুরস্কার বিজয়ী পদার্থবিদদের পরীক্ষা সরাসরি ম্যাক্রোস্কোপিক প্রভাব তৈরি করেছে।

এই ধরণের ম্যাক্রোস্কোপিক কোয়ান্টাম অবস্থা এমন পরীক্ষা-নিরীক্ষার জন্য নতুন সম্ভাবনার দ্বার উন্মোচন করে যা অণুবীক্ষণিক জগতকে নিয়ন্ত্রণকারী ঘটনাগুলিকে কাজে লাগায়। এটিকে বৃহৎ পরিসরে এক ধরণের কৃত্রিম পরমাণু হিসেবে ভাবা যেতে পারে, যা অন্যান্য কোয়ান্টাম সিস্টেমের অনুকরণ এবং অধ্যয়নে সহায়তা করার জন্য ব্যবহৃত হয়।

একটি গুরুত্বপূর্ণ প্রয়োগ ছিল কোয়ান্টাম কম্পিউটার যা পরবর্তীতে মার্টিনিস বাস্তবায়ন করেছিলেন। তিনি এবং তার দুই সহ-নোবেল বিজয়ী ঠিক সেই শক্তির পরিমাণ নির্ধারণ পদ্ধতি ব্যবহার করেছিলেন যা তিনি এবং তার দুই সহ-নোবেল বিজয়ী দেখিয়েছিলেন, কোয়ান্টাইজড অবস্থা সহ সার্কিটগুলিকে কোয়ান্টাম বিট বা কিউবিট হিসাবে ব্যবহার করেছিলেন যার সর্বনিম্ন শক্তি অবস্থা 0 এবং উচ্চতর 1 ছিল।

কোয়ান্টাম কম্পিউটার তৈরির প্রচেষ্টায় যে কৌশলগুলি অন্বেষণ করা হচ্ছে তার মধ্যে সুপারকন্ডাক্টিং সার্কিট অন্যতম। মার্টিনিস ২০১৪ থেকে ২০২০ সাল পর্যন্ত গুগলের কোয়ান্টাম কম্পিউটিং গবেষণা দলের প্রধান ছিলেন।

মিঃ ক্লার্ক বলেন যে তাদের গবেষণা প্রযুক্তিগত অগ্রগতির পথ প্রশস্ত করতে সাহায্য করেছে, যেমন মোবাইল ফোনের জন্ম। নোবেল কমিটি আরও নিশ্চিত করেছে: "আজ এমন কোনও উন্নত প্রযুক্তি নেই যা কোয়ান্টাম মেকানিক্সের উপর ভিত্তি করে তৈরি নয়, যার মধ্যে রয়েছে: মোবাইল ফোন, ক্যামেরা... এবং ফাইবার অপটিক কেবল"।

যখন পদার্থবিদ্যা এবং রসায়ন কোয়ান্টাম "টানেলে" মিলিত হয়

৪০ বছর আগে কোয়ান্টাম মেকানিক্সে আবিষ্কারের জন্য তিনজন বিজ্ঞানীকে ২০২৫ সালে পদার্থবিদ্যায় নোবেল পুরষ্কার দেওয়া হয়েছিল। এই ফলাফল খুব একটা অবাক করার মতো নয়, কারণ ইউনেস্কো ২০২৫ সালকে আন্তর্জাতিক কোয়ান্টাম বিজ্ঞান ও প্রযুক্তি বর্ষ হিসেবে বেছে নিয়েছে।

নোবেল কমিটি বলেছে: "কোয়ান্টাম মেকানিক্স হল সমস্ত ডিজিটাল প্রযুক্তির ভিত্তি... তাদের পরীক্ষাগুলি কোয়ান্টাম নীতির উপর ভিত্তি করে নতুন প্রযুক্তিগত অগ্রগতির ভিত্তি স্থাপন করেছে"।

এই তিন পদার্থবিদ টানেলিং প্রভাব আবিষ্কার করেন এবং বৈদ্যুতিক সার্কিটে শক্তির উল্লম্বতা নির্ধারণ করেন। টানেলিং প্রভাব শীঘ্রই অনেক রাসায়নিক বিক্রিয়ার ব্যাখ্যায় একটি কেন্দ্রীয় ধারণা হয়ে ওঠে।

হাই ভ্যান পাসের মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময় এটিকে কেবল কল্পনা করা যেতে পারে: বিক্রিয়কদের প্রায়শই খুব উচ্চ শক্তির সাথে "পার্শ্বে আরোহণ" করতে হয়, কিন্তু কখনও কখনও তারা "সুড়ঙ্গের মধ্য দিয়ে যায়", একটি প্রতিক্রিয়া তৈরি করার জন্য শক্তি বাধা দ্রুত অতিক্রম করে।

বিশ্ববিদ্যালয় পর্যায়ে রাসায়নিক গতিবিদ্যার পাঠ্যপুস্তকে টানেলিং পড়ানো হয় এবং বিক্রিয়ার হার ধ্রুবক গণনা করার সময় কোয়ান্টাম পদ্ধতি ব্যবহার করে মডেল করা হয়। পদার্থবিদ্যা এবং রসায়ন আবারও আশ্চর্যজনকভাবে মিশে যায়।

প্রফেসর নগুয়েন মিন থো - বেলজিয়ামের কেইউ লিউভেন ইউনিভার্সিটির অনারারি প্রফেসর

বিষয়ে ফিরে যান

ডঃ নগুয়েন ট্রুং ড্যান

সূত্র: https://tuoitre.vn/nobel-vat-ly-2025-co-hoc-luong-tu-tu-vi-mo-den-vi-mo-20251007222830181.htm