কোয়ান্টাম পদার্থবিদ্যা – কী, কেন, কিভাবে?

কোয়ান্টাম পদার্থবিদ্যা : সবচেয়ে মৌলিক স্তরে পদার্থ এবং শক্তির বিশ্লেষণ কোয়ান্টাম পদার্থবিদ্যা বা কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞান নামে পরিচিত। পদার্থবিজ্ঞানের এই শাখায় প্রকৃতির মৌলিক উপাদানগুলির বৈশিষ্ট্য এবং আচরণ সম্পর্কে আলোচনা করা হয়।

কোয়ান্টাম তত্ত্বের দুই প্রতিষ্ঠাতা, নিলস বোর এবং ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক, উভয়েই কোয়ান্টাম তত্ত্বের কাজের জন্য পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরস্কার লাভ করেন। আইনস্টাইনকে কোয়ান্টাম তত্ত্বের তৃতীয় স্রষ্টা হিসাবে বিবেচনা করা হয়। কারণ তিনি আলোর ফটোইলেক্ট্রিক প্রভাব তত্ত্বে, আলোকে কোয়ান্টাম হিসেবে চিহ্নিত করেছেন, যার জন্য তিনি 1921 সালে নোবেল পুরস্কার অর্জন করেন।

[ কোয়ান্টাম পদার্থবিদ্যা – কী, কেন, কিভাবে? ]

কোয়ান্টাম গবেষণা ইলেকট্রন এবং ফোটনের মতো অনুবীক্ষণিক বস্তু নিয়ে আলোচনা করে। কোয়ান্টাম ঘটনা সব স্কেলে সঞ্চালিত হয়। পদার্থ ও রসায়নের অনেক গুরুত্বপূর্ণ সেক্টর সম্পর্কে আমাদের বিস্তারিত বোঝার জন্য কোয়ান্টাম গবেষণার ক্ষেত্র বাড়ানো হয়েছে। এর দ্বারা প্রাপ্ত ফলাফলগুলি প্রযুক্তিতে উত্তরোত্তর সাফল্য দিয়েছে, সেইসাথে উদ্ভাবনগুলিতে প্রকৃত অগ্রগতি এনে দিচ্ছে যা দীর্ঘকাল ধরে সম্পূর্ণ তাত্ত্বিকভাবে প্রমাণিত ছিলো। যেমন কোয়ান্টাম কম্পিউটার; পদার্থবিদরা গবেষণা করছেন যে কীভাবে কোয়ান্টাম পদার্থবিদ্যা ব্যাবহার করে আমরা মহাকর্ষ এবং স্থান এবং সময়ের সাথে এর সংযোগ বুঝতে পারি এবং তা পরিবর্তন করতে পারি।

কোয়ান্টাম পদার্থবিদ্যায়, পর্যবেক্ষণের কাজটি গভীর আলোচনার বিষয়। কোয়ান্টামবিদ্যায় গণিতের “সম্ভাবনা’ বিষয়টি বেশ গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রাখে। কোয়ান্টাম বস্তুগুলি সাধারণত গাণিতিক “তরঙ্গ ফাংশন” ব্যবহার করে চিত্রিত করা হয়, যা শ্রোডিঙ্গার সমীকরণটির সমাধান।

এখানে সম্ভাব্য বিকল্পগুলির একটি পরিসরে, তরঙ্গ ফাংশনের সমাধানগুলি সম্ভাব্যতা নির্দেশ করে যেখানে একজন পর্যবেক্ষক একটি নির্দিষ্ট বস্তু আবিষ্কার করবে। উপরিপাতিত কণার মতো, কোয়ান্টাম বস্তুগুলি বিভিন্ন অবস্থানে এবং অবস্থায় থাকতে পারে। বিজ্ঞানীরা লক্ষ্য করেন যে শুধুমাত্র একটি পরীক্ষা নিরীক্ষণের ফলে প্রথম দিকে প্রাপ্ত ফলাফল পরিবর্তিত হযয়ে যায়।

যখন একটি ইলেক্ট্রনের অবস্থান নির্ণয় করা যায় না, তখন এটি একটি তরঙ্গের মতো আচরণ করে, কিন্তু যখন এটির অবস্থান সনাক্ত করা হয়, তখন এটি আর তরঙ্গধর্ম প্রদর্শন করে না। বিজ্ঞানীরা এখন স্বীকার করেছেন যে “পর্যবেক্ষণ” শব্দটির বিকল্পে “পরিমাপ” এই ঘটনাটিকে আরও ভালভাবে ব্যাখ্যা করে, যেখানে কোয়ান্টাম ঘটনা এবং বাহ্যিক পরিবেশের মধ্যে মিথস্ক্রিয়া, ঘটনাটি পরিমাপ করার জন্য নিযুক্ত সরঞ্জাম সহ, ফলাফলের পরিবর্তন হতে পারে।

নিম্নলিখিত ধারণাগুলি কোয়ান্টাম পদার্থবিদ্যার ভিত্তি স্থাপনে অবদান রেখেছে:

তরঙ্গ-কণা দ্বৈততার ধারণাটি কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞানের শুরু থেকেই চর্চা হয়ে আসছে। এই বিষয়ে গবেষণার ফলাফলগুলি ব্যাখ্যা করে যে আলো কণা কিংবা তরঙ্গের বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে কীভাবে পরীক্ষণ করা হচ্ছে তার ওপর ভিত্তি করে। বর্তমানে গবেষকরা জানেন যে অনেক ধরণের শক্তি, কণা বা তরঙ্গ নয়। এগুলোকে অনন্য কোয়ান্টাম বস্তু বলে সংজ্ঞায়িত কয়রা যেতে পারে যার বৈশিষ্ট্য কিছুটা জটিল।

একই সময়ে অসংখ্য সম্ভাব্য অবস্থার সংমিশ্রণ বোঝাতে ব্যবহৃত একটি শব্দ হল উপরিপাতন। উপরিপাতনে থাকা একটি বস্তুকে বেশ কয়েকটি সমাধান বা ফলাফল সহ একটি সমীকরণ দ্বারা গাণিতিকভাবে উপস্থাপন করা যেতে পারে।

অনিশ্চয়তা নীতি হল একটি গাণিতিক ধারণা যা বিপরীতার্থক দৃষ্টিভঙ্গির মধ্যে সম্পর্ককে চিত্রিত করে। এটি ব্যাখ্যা করে যে বস্তুর দুটি বৈশিষ্ট্য, তার অবস্থান এবং বেগ, পদার্থবিজ্ঞানের নীতি অনুসারে একই মুহূর্তে সুনির্দিষ্টভাবে জানা যায় না। আমরা যদি সঠিকভাবে একটি ইলেক্ট্রনের অবস্থান পরিমাপ করি তবে আমরা এর বেগ পরিমাপ করতে পারবো না এবং এর গতিবেগ পরিমাপ করা সম্ভব হলে এর অবস্থান নির্ণয় করা সম্ভব নয়।

এনট্যাঙ্গলমেন্ট হল এমন একটি ঘটনা যা বোঝায় যখন দুই বা ততোধিক বস্তু এমনভাবে সংযুক্ত থাকে যে সেগুলিকে একটি একক সিস্টেম হিসাবে বিবেচনা করা যেতে পারে, এমনকি যখন তারা যথেষ্ট দূরত্বে থাকে। সিস্টেমের অন্য বস্তুর অবস্থা সম্পর্কে ধারণা ছাড়া, একটি বস্তুর অবস্থা সম্পূর্ণরূপে ব্যাখ্যা করা যায় না। একইভাবে, একটি বস্তু সম্পর্কে তথ্য অর্জন অনিবার্যভাবে পর্যবেক্ষককে অন্যটি সম্পর্কে অবহিত করে ।

ডাবল-স্লিট বা দ্বি-চিড় পরীক্ষাটি এখন পর্যন্ত কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞানের সবচেয়ে দ্ব্যর্থহীন পরীক্ষা। এই পরীক্ষায় দুটি স্লিট বা চিড়ের মাধ্যমে একটি নির্দিষ্ট বেগের সাথে ফোটন বা ইলেক্ট্রন নিঃসরিত করা হয়। প্রথমত 1801 সালে আলো এক প্রকার তরঙ্গ, তা প্রমাণ করতে ব্যবহৃত হয়েছিল। তারপর থেকে, পরীক্ষাটি এনট্যাঙ্গলমেন্ট, উপরিপাতন এবং পর্যবেক্ষক প্রভাবের ধারণাগুলি প্রতিষ্ঠা করতে ব্যবহৃত হয়েছে।

কোয়ান্টাম পদার্থবিদ্যা রহস্যময় বা অযৌক্তিক বলে মনে হতে পারে, কিন্তু এটি সমগ্র মহাবিশ্বের চারপাশে ঘটছে এমন অসংখ্য প্রাকৃতিক ঘটনাকে ব্যাখ্যা করে। নতুন প্রযুক্তি তৈরি করতে ,ব্যাপক ব্যবহারের জন্য এবং ভবিষ্যতে যে ধারণাগুলো অর্জন হতে পারে তার জন্য কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞানের গবেষণাক্ষেত্র আরো বিস্তৃত হওয়া জরুরি।

আরও পড়ুন:

• পদার্থবিদ্যা – কী, কেন, কিভাবে?
• নিউটনের সূত্র