"বোস-আইনস্টাইন কনডেনসেট" পদার্থের কেমন অবস্থা? প্রাত্যহিক জীবনে কি এর কোনো উদাহরণ আছে? - ScienceBee প্রশ্নোত্তর

বিজ্ঞান ও প্রযুক্তির প্রশ্নোত্তর দুনিয়ায় আপনাকে স্বাগতম! প্রশ্ন-উত্তর দিয়ে জিতে নিন পুরস্কার, বিস্তারিত এখানে দেখুন।

+1 টি ভোট
572 বার দেখা হয়েছে
"রসায়ন" বিভাগে করেছেন (15,280 পয়েন্ট)

2 উত্তর

0 টি ভোট
করেছেন (43,970 পয়েন্ট)

পদার্থের এক সম্পূর্ণ নতুন অবস্থা বোস-আইনস্টাইন কনডেনসেট। অদ্ভুত এর বৈশিষ্ট, এর ধর্ম ; এটি কঠিন পদার্থও নয়, তরল পদার্থও নয়, গ্যাসীয় বা প্লাজমা ও নয়, একেবারে আলাদা। বিশ্বব্রহ্মান্ডের কোথাও বোস-আইনস্টাইন কনডেনসেট এর অস্তিত্ব নেই, পৃথিবীতে মানুষের তৈরি গবেষণাগার ছাড়া। কারণ তার জন্য  প্রয়োজন অকল্পনীয় শৈত্য তথা নিম্ন তাপমাত্রা। একশো সত্তর (১৭০)  ন্যানো-কেলভিন তাপমাত্রা তথা এক কেলভিন (সহজ করে বললে এক সেন্টিগ্রেড) তাপমাত্রার একশো কোটি ভাগের একশো সত্তর ভাগ। একই সঙ্গে পৃথিবীর সমুদ্রতলের বাতাসের চাইতে এক লক্ষগুণ পাতলা আবদ্ধ গ্যাস।

বসু-আইনস্টাইন কনডেনসেটের সূচনা বৈজ্ঞানিক তত্ত্ব ও তার রূপায়নের মধ্য দিয়ে। মূল বৈজ্ঞানিক তত্ত্বটির প্রবক্তা সত্যেন্দ্রনাথ বসু যিনি বিকিরণ সম্পর্কে ম্যাক্স প্ল্যাঙ্কের কোয়ান্টাম তত্ত্বকে নতুন ভাবে নতুন পদ্ধতিতে গণনা করে একই ফলাফলে উপনীত হয়েছিলেন। তিনি তখন ঢাকা বিশ্ববিদ্যালয়ে পদার্থবিজ্ঞানের অধ্যাপক। আলোকরশ্মি ফোটন দিয়ে গঠিত, ফোটনরা  ক্ষুদ্রাতিক্ষুদ্র ভরহীন এক একটি শক্তিকণিকা, তাদের নিজেদের মধ্যে নেই কোনো আকর্ষণ বা কোনো বিকর্ষণ। সমস্ত ফোটন কণিকা একই রকম ধরে নিয়ে সত্যেন্দ্রনাথ বসু তাঁর যে গাণিতিক ফলাফলে উপনীত হয়েছিলেন, তা এখন বসু-সংখ্যায়ন (বোস-স্ট্যাটিটিকস) নামে বিখ্যাত, গাণিতিক সুষমা ও সৌন্দর্যে যা অতুলনীয়।

বসু সংখ্যায়ন মেনে চলে বিশ্বব্রহ্মাণ্ডের যে সমস্ত কণিকা, তাদেরকে পরবর্তীকালে নাম দেওয়া হয়েছে বোসন। তাদের প্রত্যেকের স্পিন কোয়ান্টাম সংখ্যা (সহজ কথায় স্পিন) এক একটি  পূর্ণসংখ্যা বা শূন্য; যথা  ০, ১, ২, ৩, ৪, ৫, ৬,….   ইত্যাদি। আবার বসু সংখায়ন অনুসরণ করে পরবর্তীকালে আবিষ্কৃত ফের্মি-ডিরাক সংখ্যায়ন মেনে চলে যে সমস্ত পদার্থ কণিকা তাদের বলা হয়েছে ফের্মিয়ন; তাদের স্পিন এক একটি অযুগ্ম পূর্ণসংখ্যার অর্ধেক; যথা ১/২, ৩/২, ৫/২, ৭/২,….  ইত্যদি। সত্যেন্দ্রনাথের গনণায় ব্যবহৃত ফোটন কণিকারা  বোসন শ্রেণীর কণিকা।

সত্যেন্দ্রনাথ তাঁর গবেষণাপত্রটি ১৯২৪ সালের ৪ঠা জুন  আইনস্টাইনের কাছে পাঠিয়ে দিয়েছিলেন এই অনুরোধ সহ যে, তিনি যদি এটিকে উপযুক্ত বিবেচনা করেন, তাহলে  কোনো উপযুক্ত বিজ্ঞান গবেষণা বিষয়ক পত্রিকায় প্রকাশের ব্যবস্থা করলে ভালো হয়। তার কারণও ছিল, সত্যেন্দ্রনাথ প্রথমে গবেষণাপত্রটি পাঠিয়েছিলেন লন্ডন থেকে প্রকাশিত ফিলজফিক্যাল ম্যাগাজিনে, যেখানে ইতিপূর্বে তাঁর দুটি গবেষণাপত্র প্রকাশিত হয়েছিল। কিন্তু এবার পত্রিকা কর্তৃপক্ষের কাছে  এটি প্রকাশের পক্ষে অনুপযুক্ত বলে মনে হওয়ায় তাঁরা  গবেষণাপত্রটি ছাপাননি। অ্যালবার্ট আইনস্টাইন গবেষণাপত্রটির অভিনবত্ব এবং সম্ভাবনা উপলব্ধি করে সঙ্গে সঙ্গে নিজে জার্মাণ ভাষায় অনুবাদ করে বিখ্যাত জার্মাণ বিজ্ঞান গবেষণা পত্রিকা জেইটসক্রিফট ফ্যুর  ফিজিক পত্রিকায় প্রকাশের ব্যবস্থা করেন এবং সেইমতো তা ১৯২৪ সালেই খুব দ্রুত প্রকাশিত হয়। এর প্রায় সঙ্গে সঙ্গে ১৯২৪ সালে একটি এবং ১৯২৫ সালে আর একটি গবেষণাপত্রে আইনস্টাইন গ্যাসের একশ্রেণীর পরমাণুদের ক্ষেত্রেও  এই তত্ত্বকে সম্প্রসারিত করেন। ফোটনের ভর নেই, পরমাণুর ভর আছে। আইনস্টাইন গণনার যে ফলাফলে উপনীত হন তা বসু-আইনস্টাইন সংখ্যায়ন (বোস-আইনস্টাইন স্ট্যাটিসটিকস) নামে বিখ্যাত।

আইনস্টাইন দেখান যে, অতি নিম্ন তাপমাত্রাতে গ্যাসের পরমাণুগুলি তাদের সর্বনিম্ন শক্তিস্তরে (ভূমিস্তরে) একত্রিত হবে, যেন গ্যাসের পরমাণুগুলি সবাই  জোড় বেঁধে একটি জায়গাতেই থাকতে চায় এবং তখন পদার্থের এক নতুন অবস্থা সৃষ্টি হবে। অতি নিম্ন তাপমাত্রায়, শূন্য কেলভিন তাপমাত্রার খুব কাছাকাছি, অণু-পরমাণুদের ছোটাছুটি প্রায় বন্ধ হয়ে যায়, তাদের শক্তি ক্রমাগত কমতে কমতে প্রায় শূন্যে পৌঁছায়।  ফলে এইসব অণু-পরমাণুদের সর্বনিম্ন শক্তিস্তরে নেমে আসা ছাড়া অন্য কোথাও থাকবার জায়গা থাকে না। এই অবস্থাই পদার্থের বসু-আইনস্টাইন ঘনীভুত  অবস্থা (বোস-আইনস্টাইন কনডেনসেট।

 

লেখকঃএপিজে আতিকুর রহমান 

 

পদার্থবিজ্ঞান বিভাগ
0 টি ভোট
করেছেন (33,350 পয়েন্ট)
Bose-Einstein condensate (BEC), a state of matter in which separate atoms or subatomic particles, cooled to near absolute zero (0 K, − 273.15 °C, or − 459.67 °F; K = kelvin), coalesce into a single quantum mechanical entity—that is, one that can be described by a wave function—on a near-macroscopic scale. This form of matter was predicted in 1924 by Albert Einstein on the basis of the quantum formulations of the Indian physicist Satyendra Nath Bose.

Although it had been predicted for decades, the first atomic BEC was made only in 1995, when Eric Cornell and Carl Wieman of JILA, a research institution jointly operated by the National Institute of Standards and Technology (NIST) and the University of Colorado at Boulder, cooled a gas of rubidium  atoms to 1.7 × 10−7 K above absolute zero. Along with Wolfgang Ketterle  of the Massachusetts Institute of Technology (MIT), who created a BEC with sodium atoms, these researchers received the 2001 Nobel Prize for Physics. Research on BECs has expanded the understanding of quantum physics and has led to the discovery of new physical effects.

BEC theory traces back to 1924, when Bose considered how groups of photons behave. Photons belong to one of the two great classes of elementary or submicroscopic particles defined by whether their quantum spin is a nonnegative integer (0, 1, 2, …) or an odd half integer (1/2, 3/2, …). The former type, called bosons, includes photons, whose spin is 1. The latter type, called fermions, includes electrons, whose spin is 1/2.

As Bose noted, the two classes behave differently (see Bose-Einstein  and Fermi-Dirac statistics). According to the Pauli exclusion principle, fermions tend to avoid each other, for which reason each electron in a group occupies a separate quantum state (indicated by different quantum numbers, such as the electron’s energy). In contrast, an unlimited number of bosons can have the same energy state and share a single quantum state.

Einstein soon extended Bose’s work to show that at extremely low temperatures “bosonic atoms” with even spins would coalesce into a shared quantum state at the lowest available energy. The requisite methods to produce temperatures low enough to test Einstein’s prediction did not become attainable, however, until the 1990s. One of the breakthroughs depended on the novel technique of laser cooling and trapping, in which the radiation pressure of a laser beam cools and localizes atoms by slowing them down. (For this work, French physicist Claude Cohen-Tannoudji  and American physicists Steven Chu  and William D. Phillips shared the 1997 Nobel Prize for Physics.) The second breakthrough depended on improvements in magnetic confinement in order to hold the atoms in place without a material container. Using these techniques, Cornell and Wieman succeeded in merging about 2,000 individual atoms into a “superatom,” a condensate large enough to observe with a microscope, that displayed distinct quantum properties. As Wieman described the achievement, “We brought it to an almost human scale. We can poke it and prod it and look at this stuff in a way no one has been able to before.”

BECs are related to two remarkable low-temperature phenomena: superfluidity, in which each of the helium isotopes 3He and 4He forms a liquid that flows with zero friction; and superconductivity, in which electrons move through a material with zero electrical resistance. 4He atoms are bosons, and although 3He atoms and electrons are fermions, they can also undergo Bose condensation if they pair up with opposite spins to form bosonlike states with zero net spin. In 2003 Deborah Jin and her colleagues at JILA used paired fermions to create the first atomic fermionic condensate.

BEC research has yielded new atomic and optical physics, such as the atom laser Ketterle demonstrated in 1996. A conventional light laser emits a beam of coherent photons; the

সম্পর্কিত প্রশ্নগুচ্ছ

+2 টি ভোট
2 টি উত্তর 353 বার দেখা হয়েছে
+11 টি ভোট
2 টি উত্তর 760 বার দেখা হয়েছে
03 নভেম্বর 2020 "জীববিজ্ঞান" বিভাগে জিজ্ঞাসা করেছেন Md.Mahfuz (2,930 পয়েন্ট)
+4 টি ভোট
3 টি উত্তর 317 বার দেখা হয়েছে
+2 টি ভোট
1 উত্তর 362 বার দেখা হয়েছে
+10 টি ভোট
5 টি উত্তর 2,712 বার দেখা হয়েছে
25 সেপ্টেম্বর 2020 "পদার্থবিজ্ঞান" বিভাগে জিজ্ঞাসা করেছেন বিজ্ঞানের পোকা ৫ (123,340 পয়েন্ট)

10,723 টি প্রশ্ন

18,367 টি উত্তর

4,730 টি মন্তব্য

240,957 জন সদস্য

51 জন অনলাইনে রয়েছে
0 জন সদস্য এবং 51 জন গেস্ট অনলাইনে
  1. Ayon Ratan Agni

    390 পয়েন্ট

  2. Al Moyaj Khondokar

    210 পয়েন্ট

  3. Vuter Baccha

    150 পয়েন্ট

  4. Hasan rafi

    140 পয়েন্ট

  5. Mehedi_Bknowledge

    110 পয়েন্ট

বাংলাদেশের সবচেয়ে বড় উন্মুক্ত বিজ্ঞান প্রশ্নোত্তর সাইট সায়েন্স বী QnA তে আপনাকে স্বাগতম। এখানে যে কেউ প্রশ্ন, উত্তর দিতে পারে। উত্তর গ্রহণের ক্ষেত্রে অবশ্যই একাধিক সোর্স যাচাই করে নিবেন। অনেকগুলো, প্রায় ২০০+ এর উপর অনুত্তরিত প্রশ্ন থাকায় নতুন প্রশ্ন না করার এবং অনুত্তরিত প্রশ্ন গুলোর উত্তর দেওয়ার আহ্বান জানাচ্ছি। প্রতিটি উত্তরের জন্য ৪০ পয়েন্ট, যে সবচেয়ে বেশি উত্তর দিবে সে ২০০ পয়েন্ট বোনাস পাবে।


Science-bee-qna

সর্বাপেক্ষা জনপ্রিয় ট্যাগসমূহ

মানুষ পানি ঘুম পদার্থ - জীববিজ্ঞান এইচএসসি-উদ্ভিদবিজ্ঞান এইচএসসি-প্রাণীবিজ্ঞান পৃথিবী চোখ রোগ রাসায়নিক শরীর রক্ত আলো মোবাইল ক্ষতি চুল কী #ask চিকিৎসা পদার্থবিজ্ঞান সূর্য প্রযুক্তি প্রাণী স্বাস্থ্য বৈজ্ঞানিক মাথা গণিত মহাকাশ পার্থক্য এইচএসসি-আইসিটি #science বিজ্ঞান #biology খাওয়া শীতকাল গরম কেন #জানতে ডিম চাঁদ বৃষ্টি কারণ কাজ বিদ্যুৎ রাত রং উপকারিতা শক্তি লাল আগুন সাপ মনোবিজ্ঞান গাছ খাবার সাদা আবিষ্কার দুধ উপায় হাত মশা মাছ মস্তিষ্ক শব্দ ঠাণ্ডা ব্যাথা ভয় বাতাস স্বপ্ন গ্রহ রসায়ন তাপমাত্রা উদ্ভিদ কালো কি বিস্তারিত রঙ পা পাখি গ্যাস মন সমস্যা মেয়ে বৈশিষ্ট্য হলুদ বাচ্চা সময় ব্যথা মৃত্যু চার্জ অক্সিজেন ভাইরাস আকাশ গতি দাঁত আম বিড়াল কান্না নাক
...