পদার্থবিদরা সুপারকন্ডাক্টর খুঁজে পান যা সময়ের প্রতিসাম্যকে ‘ব্রেক’ করে: এর প্রথম ধরনের – বিজ্ঞান সতর্কতা

নির্দিষ্ট অবস্থার অধীনে, যেমন গভীর স্থানের চেয়ে কম হাড়-ভঙ্গুর তাপমাত্রা, সুপারকন্ডাক্টরগুলি প্রতিরোধ ছাড়াই বিদ্যুৎ পরিচালনা করতে পারে এবং এর ফলে শক্তির ক্ষতি হয়।

যদিও তারা তাদের রাসায়নিক গঠন, অপারেটিং তাপমাত্রা পরিসীমা এবং চৌম্বকীয় বৈশিষ্ট্যে পরিবর্তিত হয়, সুপারকন্ডাক্টর দুটি গ্রুপে পড়ে।

প্রথমত, প্রচলিত এবং অপ্রচলিত সুপারকন্ডাক্টরগুলি যেভাবে তাদের ইলেক্ট্রনগুলিকে কুপার পেয়ার নামক টেন্ডেমগুলিতে আটকানো হয় তার মধ্যে পার্থক্য রয়েছে, একটি ভাগ করা পরিচয় অবস্থা যা তাদের নিরবচ্ছিন্ন বৈদ্যুতিক প্রবাহের সুবিধার্থে তাদের পদার্থের পারমাণবিক গোলমালের মাধ্যমে সুন্দরভাবে স্লাইড করতে দেয়।

দ্বিতীয়ত, টাইপ I এবং টাইপ II সুপারকন্ডাক্টরগুলি চৌম্বক ক্ষেত্রের প্রতি ভিন্নভাবে প্রতিক্রিয়া জানায়, বিভিন্ন ধরণের থ্রেশহোল্ডের সাথে তারা হঠাৎ করে সুপারকন্ডাক্টর হিসাবে কাজ করা বন্ধ করে এবং নিয়মিত কন্ডাক্টর হিসাবে কাজ করা শুরু করে।

অপ্রচলিত এবং টাইপ II জাতগুলিকে সাধারণত বেশি বহিরাগত বলে মনে করা হয়; তার ডোমেনের ল্যাম্বরগিনি, শারীরিক সীমা অতিক্রম করে কারণ তাদের দর্জি-তৈরি প্রকৌশল প্রয়োজন।

এগুলি এমআরআই-এর মতো প্রযুক্তিতে ব্যবহৃত ওয়ার্কহর্স হিসাবে আরও উপযুক্ত হতে পারে, যেমন ল্যাম্বরগিনিগুলি ট্রাক্টর হিসাবে ব্যবহৃত হত।

কিন্তু হয়তো আর নেই। কারণ, প্রথমবারের মতো, পদার্থবিদরা একটি টাইপ I সুপারকন্ডাক্টিং উপাদান তৈরি করেছেন যা দৃশ্যত সময়ের গাণিতিক প্রতিসাম্যকে ভেঙে ফেলতে পারে, এটি অপ্রচলিত টাইপ II সুপারকন্ডাক্টরের একটি বৈশিষ্ট্য।

টাইম-রিভার্সাল প্রতিসাম্য হিসাবে পরিচিত, এটি একটি কৌতূহলী পর্যবেক্ষণ নিয়ে গঠিত যে পদার্থবিজ্ঞানের বেশিরভাগ নিয়মই সমানভাবে কাজ করে যে সময় গাণিতিকভাবে এগিয়ে বা পিছনে প্রবাহিত হয়।

সম্প্রতি প্রকাশিত এক গবেষণায় ড শারীরিক পর্যালোচনা চিঠিইন্ডিয়ান ইনস্টিটিউট অফ সায়েন্স এডুকেশন অ্যান্ড রিসার্চ (IISER) ভোপালের নেতৃত্বে পদার্থবিদদের একটি আন্তর্জাতিক দল এই উপাদানটির অনন্য বৈদ্যুতিক এবং কোয়ান্টাম গুণাবলী বিশ্লেষণ এবং বর্ণনা করেছে, পরামর্শ দিয়েছে যে এটি অবশেষে কোয়ান্টাম কম্পিউটিং ডিজাইনের উন্নতি করতে পারে।

গবেষকরা ytterbium diantimonide (YbSb2) নামক একটি উপাদানের একক স্ফটিক সংশ্লেষিত করেন এবং এর রাসায়নিক বিশুদ্ধতা এবং জটিল স্ফটিক গঠন নির্ধারণের জন্য এক্স-রে ব্যবহার করেন, এটি প্রচলিত এবং অপ্রচলিত সুপারকন্ডাক্টরগুলির মধ্যে সাধারণ একটি কাঠামো কারণ এটি কোয়ান্টাম আচরণের উদ্ভব হতে দেয়।

তারা নির্ধারণ করেছিল যে এর বৈদ্যুতিক প্রতিরোধ শূন্যে নেমে গেছে এবং এটি হঠাৎ করে প্রায় -272 ডিগ্রি সেলসিয়াস (-457.6 ডিগ্রি ফারেনহাইট) তাপমাত্রায় একটি সুপারকন্ডাক্টর হয়ে উঠেছে, যা পরম শূন্যের (-273.15 ডিগ্রি সেলসিয়াস) উপরে মাত্র একটি স্পর্শ।

তাপ-নির্দিষ্ট পরিমাপের সাথে মিলিত হয়ে কীভাবে এর ইলেক্ট্রন তাপের প্রতিক্রিয়া জানায়, গবেষকরা নিশ্চিত করেছেন যে তাদের উপাদান টাইপ I সুপারকন্ডাক্টিং বৈশিষ্ট্যগুলি প্রদর্শন করেছে।

এই পরিমাপটি তার “পুরোপুরি ফাঁকা” অবস্থা নিশ্চিত করতেও সাহায্য করেছে, যার মানে এটিতে একটি শক্তি বাধা রয়েছে যা এটির ইলেকট্রনগুলির জোড়াকে আলাদা করা কঠিন করে তোলে এবং তাই এটিকে একটি সুপারকন্ডাক্টিং অবস্থা থেকে বের করে দেয়।

গবেষকরা দুটি ধরণের মিউওন স্পিন স্পেকট্রোস্কোপিও ব্যবহার করেছেন, একটি কোয়ান্টাম প্রোবিং কৌশল যা একটি উপাদানের অভ্যন্তরে চৌম্বকীয় ক্ষেত্রগুলিকে মিউওন দিয়ে জ্যাপ করে বা মৌলিক সাবটমিক কণাগুলিকে প্রকাশ করে যা ক্ষুদ্র দণ্ড চুম্বকের মতো কাজ করে।

যখন তারা বাহ্যিক চৌম্বক ক্ষেত্র প্রয়োগ না করে এটি করেছিল, তখন তারা প্রকাশ করেছিল যে একবার উপাদানটি সুপারকন্ডাক্টিং পর্যায়ে প্রবেশ করলে, ছোট অভ্যন্তরীণ চৌম্বক ক্ষেত্রগুলি স্বতঃস্ফূর্তভাবে এর ভিতরে উপস্থিত হয়েছিল।

এটি মূল প্রমাণ দেয় যে YbSb2 সময়-বিপরীত প্রতিসাম্য ভেঙ্গে দিতে পারে, কারণ সময় গাণিতিকভাবে বিপরীত হলে চৌম্বক ক্ষেত্রগুলি তাদের দিক বিপরীত করে দেয়; যদি তারা তা না করে তবে তারা ভাঙ্গার পরিবর্তে সংরক্ষণ করবে সময়ের এই অদ্ভুত সম্পত্তি।

এই কোয়ান্টাম প্রোবিং কৌশলের অন্য সংস্করণে, গবেষকরা মিউনগুলির সাথে উপাদানটিকে বিম করার সময় বাহ্যিক চৌম্বক ক্ষেত্র প্রয়োগ করেছিলেন।

এছাড়াও, যখন একটি বাল্ক সুপারকন্ডাক্টিং অবস্থায়, YbSb2 এর ইলেকট্রনগুলি একটি ঐতিহ্যগত উপায়ে জোড়া হয় না।

পরিবর্তে, তারা একটি অপ্রচলিত “স্পিন ট্রিপলেট” এ একত্রিত হয়, যা একটি কুপার জুটি কিন্তু ইলেক্ট্রন স্পিনগুলির সম্ভাব্য সংমিশ্রণের কারণে একে ট্রিপলেট বলা হয়।

গুরুত্বপূর্ণভাবে, এটিকে “অভ্যন্তরীণভাবে অ্যান্টিসিমেট্রিক নন-ইউনিটারী ট্রিপলেট (INT) অবস্থা” বলা হয়, তাই এটি একটি নেট চৌম্বকীয় মুহূর্ত দেখায়: এর চৌম্বকীয় বলগুলি বাতিল করে না।

এই পেয়ারিংটি YbSb2কে টাইম-রিভার্সাল প্রতিসাম্য নিজের থেকে ভাঙতে দেয়, এটি করার জন্য বাহ্যিক চৌম্বক ক্ষেত্রের প্রয়োজন ছাড়াই।

ট্রিপলেটগুলি কীভাবে গঠন করে তা নির্ধারণ করার জন্য, গবেষকরা মৌলিক শারীরিক গুণাবলীর উপর ভিত্তি করে তাদের উপাদানগুলিকে মডেল করেছেন, প্রকাশ করেছেন যে প্রতিটি জোড়া ইলেকট্রন বিভিন্ন শক্তির অরবিটাল থেকে আসে।

ফলস্বরূপ, তাদের সম্মিলিত বৈশিষ্ট্যগুলি YbSb2 কে “গ্যাপ-ফ্রি মেজোরানা সারফেস মোড” হোস্ট করতে সক্ষম করে তুলতে পারে, যা সেরা বিক্রেতাদের মধ্যে একটি নয়। জেল্ডা খেলা

এর অর্থ হল, নিম্ন তাপমাত্রায়, যখন এর বাল্ক একটি সুপারকন্ডাক্টরের মতো কাজ করে যার মাধ্যমে ইলেকট্রনগুলি বাধাহীনভাবে প্রবাহিত হয়, এর পৃষ্ঠতল মেজোরানা মোড বা কোয়ান্টাম উত্তেজনা প্রকাশ করতে পারে যা তার নিজস্ব প্রতিকণা হিসাবে কাজ করে। (সম্ভবত একটি সুস্বাদু লাল লতার সাথে তুলনীয়, যা তার ঘনত্বের মাধ্যমে বাতাস এবং তার প্রান্ত দিয়ে চিনি প্রেরণ করে)

এটি একটি তাত্ত্বিক অগ্রগতির চেয়ে বেশি প্রতিনিধিত্ব করতে পারে।

এই ধরনের “টপোলজিকাল কোয়ান্টাম উপকরণ” কোয়ান্টাম তথ্যকে তাপ বা ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শব্দের মতো বাহ্যিক অবস্থার জন্য কম ঝুঁকিপূর্ণ করে, কোয়ান্টাম সিস্টেমগুলিকে তাদের আটকে থাকা (এবং সেইজন্য দরকারী) অবস্থা থেকে বের করে দেয় এবং সাধারণ কম্পিউটারের কম্পিউটিং ক্ষমতাগুলিতে ছেড়ে দেয়।

গবেষণাটি প্রকাশিত হয়েছিল শারীরিক পর্যালোচনা চিঠি.