পদাৰ্থ বিজ্ঞানৰ পৰম্পৰাগত ধাৰণা অনুসৰি, ধাতুৰ মাজেৰে বিদ্যুৎ প্ৰবাহিত হওঁতে Electrons সমূহক ক্ষুদ্ৰ কণা হিচাপে কল্পনা কৰা হয়। এই কণাচিত্ৰ বা Particle Picture-ৰ ওপৰত ভিত্তি কৰিয়েই আধুনিক বিজ্ঞানৰ বহুতো জটিল সূত্ৰ গঢ়ি উঠিছে। কিন্তু শেহতীয়াকৈ ভিয়েনা ইউনিভাৰ্চিটি অৱ টেকন’লজীৰ বিজ্ঞানীসকলে এক নতুন সত্য উন্মোচন কৰিছে— পদাৰ্থৰ এনে কিছুমান অৱস্থা আছে য’ত এই 'কণা' ধাৰণাটোৱেই অৰ্থহীন হৈ পৰে।
সাধাৰণতে আমি ভাবো যে ইলেক্ট্ৰনবোৰ এক নিৰ্দিষ্ট গতিবেগ আৰু অৱস্থান থকা ক্ষুদ্ৰ বলৰ দৰে। কিন্তু Cerium, Ruthenium আৰু Tin (CeRu₄Sn₆) ৰে গঠিত এক বিশেষ পদাৰ্থত পৰীক্ষা চলাই দেখা গৈছে যে অত্যন্ত নিম্ন উষ্ণতাত এই ধাৰণাটো ব্যৰ্থ হয়।
পৰম শূন্য উষ্ণতাৰ ওচৰত এই পদাৰ্থটোৱে Quantum-critical behavior প্ৰদৰ্শন কৰে। এই অৱস্থাত পদাৰ্থটোৱে দুটা ভিন্ন অৱস্থাৰ মাজত দোল খাই থাকে, যাৰ ফলত ইয়াৰ ভিতৰত থকা Quasiparticles বোৰে নিজৰ অস্তিত্ব হেৰুৱাই পেলায়। অৰ্থাৎ, ইলেক্ট্ৰনবোৰক আৰু একক 'কণা' বুলি ভাবিব নোৱাৰি।
টপ’লজী আৰু ডোনাটৰ উদাহৰণ (Topology and the Donut Analogy)
Topology হ’ল গণিতৰ এটা শাখা য’ত বস্তুৰ জ্যামিতিক ধৰ্মৰ ওপৰত গুৰুত্ব দিয়া হয়। বিজ্ঞানীসকলে বুজাইছে যে এটা আপেলক হেঁচা দি এটা ঘূৰণীয়া বন (Roll) বনাব পাৰি, সেয়েহে সিহঁতৰ টপ’লজী একে। কিন্তু এটা ডোনাটক (Donut) কেতিয়াও আপেলৰ ৰূপ দিব নোৱাৰি কাৰণ ডোনাটটোৰ মাজত এটা ফুটা থাকে।
পদাৰ্থ বিজ্ঞানতো, কণাৰ গতিবেগ, শক্তি আৰু Spin-ৰ বিন্যাসক এনে কিছুমান জ্যামিতিক নিয়মেৰে বুজোৱা হয় যিবোৰ অতি শক্তিশালী বা Robust। পদাৰ্থটোত কিবা ত্ৰুটি থাকিলেও এই Topological properties বোৰ সলনি নহয়।
এক আচৰিত বৈপৰীত্য: Quantum Criticality আৰু Topology
আগতে ধাৰণা কৰা হৈছিল যে টপ’লজিকেল ধৰ্মবোৰ কেৱল 'কণা' সদৃশ আচৰণ থকা পদাৰ্থতহে সম্ভৱ। কিন্তু Diana Kirschbaum আৰু প্ৰফেচৰ Silke Bühler-Paschen নেতৃত্বত চলা এই গৱেষণাত দেখা গৈছে যে য’ত কণাৰ অস্তিত্বই অস্পষ্ট, তাতো টপ’লজিকেল বৈশিষ্ট্য বিদ্যমান।
গৱেষকসকলে পৰম শূন্যতকৈ মাত্ৰ এক ডিগ্ৰী কম উষ্ণতাত Spontaneous (Anomalous) Hall Effect ধৰা পেলাইছে। সাধাৰণতে চুম্বকীয় ক্ষেত্ৰই ইলেক্ট্ৰনৰ দিশ সলনি কৰে, কিন্তু ইয়াত কোনো বাহ্যিক চুম্বকীয় ক্ষেত্ৰ নোহোৱাকৈয়ে টপ’লজিকেল প্ৰভাৱৰ বাবে এই পৰিঘটনা ঘটিছে।
এই আৱিষ্কাৰৰ গুৰুত্ব কি?
এই গৱেষণাই প্ৰমাণ কৰিলে যে Topological states সমূহ পূৰ্বৰ ধাৰণাতকৈ অধিক ব্যাপক। ইয়াৰ ফলত কেইবাটাও সুবিধা হ'ব পাৰে:
Quantum Computing: কোৱাণ্টাম তথ্য সংৰক্ষণৰ বাবে এই সুস্থিৰ টপ’লজিকেল অৱস্থাবোৰ ব্যৱহাৰ কৰিব পৰা যাব।
New Sensors: অধিক সংবেদনশীল নতুন ধৰণৰ চেন্সৰ নিৰ্মাণ কৰিব পৰা যাব।
Material Discovery: এতিয়াৰ পৰা বিজ্ঞানীসকলে কেৱল কণা-আধাৰিত পদাৰ্থতে নহয়, বৰঞ্চ Quantum-critical materials সমূহতো টপ’লজিকেল বৈশিষ্ট্য বিচাৰি নতুন পদাৰ্থ আৱিষ্কাৰ কৰিব পাৰিব।
এই নতুন অৱস্থাটোক বিজ্ঞানীসকলে Emergent topological semimetal বুলি নামকৰণ কৰিছে। ই আমাক শিকাইছে যে প্ৰকৃতিৰ ৰহস্য কেতিয়াবা আমাৰ সৰল গাণিতিক মডেলতকৈ বহু বেছি গভীৰ।
