মহাকাশ গবেষণা এবং কোয়ান্টাম পদার্থবিদ্যার (Quantum Physics) সীমানাকে এক নতুন উচ্চতায় নিয়ে গেল চিন। চিনের নিজস্ব ‘তিয়াংগং’ (Tiangong) স্পেস স্টেশনে বিজ্ঞানীদের একটি দল তৈরি করেছেন বিশ্ব ইতিহাসের সর্বনিম্ন তাপমাত্রা। মানুষের তৈরি এবং বিজ্ঞানাগারের ইতিহাসে এর আগে কখনও এত কম তাপমাত্রার রেকর্ড নথিবদ্ধ হয়নি।

আন্তর্জাতিক বিজ্ঞান পত্রিকা ‘সায়েন্স’ (Science)-এ প্রকাশিত প্রতিবেদন অনুযায়ী, চিনা বিজ্ঞানীরা পরীক্ষাগারে তাপমাত্রা নামিয়ে এনেছেন মাত্র ৯.৭ পিকোকেলভিনে (pK)। সহজ ভাষায় বলতে গেলে, এটি পরম শূন্য তাপমাত্রার (Absolute Zero) চেয়ে দশ ট্রিলিয়ন ভাগের এক ভাগের চেয়েও কম। গবেষকদের মতে, মহাকাশের অভিকর্ষহীন পরিবেশে অতি শীতল পরমাণু (Cold Atoms) ব্যবহার করে মৌলিক পদার্থবিদ্যার বহু অচেনা রহস্য উন্মোচনের পথ প্রশস্ত হলো।

বোস-আইনস্টাইন কনডেনসেট (BEC) এবং চিনের সাফল্য

১৯২০-এর দশকে প্রখ্যাত ভারতীয় পদার্থবিদ সত্যেন্দ্রনাথ বসু এবং বিশ্ববরেণ্য বিজ্ঞানী অ্যালবার্ট আইনস্টাইন যৌথভাবে পদার্থের এই বিশেষ ও পঞ্চম অবস্থার (BEC) পূর্বাভাস দিয়েছিলেন। তবে তা বাস্তব পরীক্ষাগারে প্রমাণ করতে দীর্ঘ ৭১ বছর অপেক্ষা করতে হয়। পরবর্তীতে ১৯৯৫ সালে রুবিডিয়াম-৮৭ এবং সোডিয়াম-২৩ পরমাণু ব্যবহার করে লেজার কুলিং ও ম্যাগনেটিক ট্র্যাপিং প্রযুক্তির সাহায্যে প্রথম BEC তৈরি করা সম্ভব হয়, যা ২০০১ সালে পদার্থবিদ্যায় নোবেল পুরস্কার এনে দিয়েছিল।

চিনের মহাকাশ স্টেশনে থাকা ‘কোল্ড অ্যাটম ফিজিক্স র‍্যাক’ (CAPR) নামের একটি স্বয়ংক্রিয় মডিউলের মাধ্যমে এ বার সেই পদার্থের দশাকেই অবিশ্বাস্য শীতলতায় নিয়ে যাওয়া সম্ভব হয়েছে। এর আগের বিশ্ব রেকর্ডের তুলনায় চিনের তৈরি তাপমাত্রা প্রায় চার গুণ বেশি শীতল।

কীভাবে ভাঙল রেকর্ড?

পৃথিবীতে মাধ্যাকর্ষণের টানে পরমাণুগুলির তাপমাত্রা বাড়ার প্রবণতা থাকে। ফলে ভূমির পরীক্ষাগারে পরমাণুকে ১০০ ন্যানোকেলভিনের নিচে ঠান্ডা করা কঠিন। এই বাধা কাটাতে ২০১৮ সালে নাসা (NASA) আন্তর্জাতিক মহাকাশ স্টেশনে পাঠায় ‘কোল্ড অ্যাটম ল্যাবরেটরি’। ২০২০ সালে সেখানে ৫২ পিকোকেলভিন তাপমাত্রার BEC তৈরি হয়েছিল।

তবে চিনা বিজ্ঞানীরা আরও এক ধাপ এগিয়ে কাজ করেছেন। তাঁরা পেকিং বিশ্ববিদ্যালয়ের পদার্থবিদ শুজং চেন (Xuzong Chen)-এর নেতৃত্বে ‘অ্যাটম চিপ’-এর বদলে দুটি ‘অপটিক্যাল ডাইপোল ট্র্যাপ’ (Optical Dipole Trap) ব্যবহার করেন।

1. প্রথম ধাপ: প্রথমে ৫ ওয়াটের শক্তিশালী লেজার দিয়ে ৫৪ মাইক্রোমিটারের একটি জায়গায় প্রায় ২০ লক্ষ রুবিডিয়াম পরমাণুকে আটকে রাখা হয়।

2. দ্বিতীয় ধাপ: এর পর লেজারের ক্ষমতা কমিয়ে অতি উচ্চশক্তির পরমাণুগুলোকে বের করে দেওয়া হলে অবশিষ্ট ২০ হাজার পরমাণুর তাপমাত্রা নেমে আসে ৩ ন্যানোকেলভিনে।

3. চূড়ান্ত ধাপ: শেষ পর্বে এই পরমাণুগুলোকে ১২৪ মাইক্রোমিটার চওড়া বৃহৎ ট্র্যাপে ছড়িয়ে প্রসারিত করা হয়। এর ফলে পরমাণুগুলির পারস্পরিক সংঘর্ষের প্রভাব কমে যায় এবং তাপমাত্রা রেকর্ড ৯.৭ পিকোকেলভিনে নেমে আসে।

কোয়ান্টাম গবেষণায় খুলবে নতুন দিগন্ত

বিজ্ঞানীরা স্রেফ বিশ্ব রেকর্ড গড়ার জন্য এই গবেষণা করেননি। অতি শীতল পরমাণুর মেঘ অত্যন্ত ধীরে প্রসারিত হয়, যার ফলে কোয়ান্টাম জগতের অতি সূক্ষ্ম ও দুর্লভ ঘটনাগুলি নিবিড়ভাবে পর্যবেক্ষণ ও পরিমাপ করার জন্য বিজ্ঞানীরা অনেক বেশি সময় পাবেন।

এই প্রযুক্তির সাহায্যে ভবিষ্যতে আইনস্টাইনের ‘ইকুয়্যালেন্স প্রিন্সিপাল’ (Equivalence Principle) আরও নিখুঁতভাবে পরীক্ষা করা সম্ভব হবে। পাশাপাশি মহাবিশ্বের মূল শক্তিগুলোর ক্রিয়াকলাপ জানা এবং পৃথিবীর পরীক্ষাগারে কৃত্রিমভাবে তৈরি করা অসম্ভব এমন জটিল কোয়ান্টাম অবস্থার অনুকরণ মহাকাশেই করা সম্ভব হবে বলে মনে করছেন বৈজ্ঞানিক মহল।