- নিম্ন তাপমাত্রার গুরুত্ব
- ইতিহাস, ভিত্তি এবং বৈশিষ্ট্য
- সুপারকন্ডাকটিভিটির তত্ত্ব
- কিভাবে একটি fermion ঘনীভবন উত্পাদন করতে?
- মধ্যস্থ কণা
- যৌগিক বোসন
- কিভাবে একটি fermionic সংশ্লেষ প্রাপ্ত করা হয়েছিল
- অ্যাপ্লিকেশন এবং উদাহরণ
- তথ্যসূত্র
একজন ফার্মির কনডেনসেট কঠিন অর্থে, একটি খুব লঘু গ্যাস fermionic পরমাণু যে পরম শূন্য করার জন্য একটি তাপমাত্রা ঘনিষ্ঠ হয়েছেন গঠিত হয়। এই উপায়ে এবং উপযুক্ত পরিস্থিতিতে তারা পদার্থের একত্রিত হওয়ার একটি নতুন রাষ্ট্র গঠন করে, একটি অতিমাত্রায় পর্যায়ে চলে যায়।
মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের বিভিন্ন ইউনিভার্সিটি এবং প্রতিষ্ঠানের পদার্থবিদদের একটি দলকে ধন্যবাদ জানিয়ে প্রথম ফার্মিয়োনিক কনডেনসেটটি মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে ১ 16 ডিসেম্বর, ২০০৩ এ প্রাপ্ত হয়েছিল। এই পরীক্ষায় প্রায় 500 হাজার পটাসিয়াম -40 পরমাণু ব্যবহৃত হয় যা একটি পরিবর্তনশীল চৌম্বকীয় ক্ষেত্র এবং 5 x 10 -8 কেলভিনের তাপমাত্রার সাথে সজ্জিত হয়।
চুম্বক সুপারকন্ডাক্টিং। সূত্র: পিক্সাবে
এই তাপমাত্রাকে পরম শূন্যের কাছাকাছি বলে মনে করা হয় এবং আন্তঃআরক্ষীয় স্থানের তাপমাত্রার তুলনায় ব্যাপকভাবে কম, যা প্রায় 3 কেলভিন। তাপমাত্রার পরম শূন্যটি 0 কেলভিন হিসাবে বোঝা যায় যা -273.15 ডিগ্রি সেলসিয়াসের সমান। সুতরাং 3 কেলভিন -270.15 ডিগ্রি সেলসিয়াসের সাথে সম্পর্কিত।
কিছু বিজ্ঞানী ফার্মিয়োনিক কনডেনসেটকে পদার্থের যৌন অবস্থা হিসাবে বিবেচনা করেন। প্রথম চারটি রাজ্য সবার কাছে সবচেয়ে বেশি পরিচিত: শক্ত, তরল, গ্যাস এবং প্লাজমা।
পূর্বে, বোসোনিক পরমাণুর একটি ঘনত্ব অর্জন করার সময় পদার্থের একটি পঞ্চম অবস্থা পাওয়া যায়। এই প্রথম কনডেনসেটটি 1995 সালে তৈরি হয়েছিল খুব পাতলা রুবিডিয়াম-87 গ্যাস থেকে শীতল হয়ে 17 x 10 -8 কেলভিনে।
নিম্ন তাপমাত্রার গুরুত্ব
পরমাণুগুলি তাদের অভ্যন্তরীণ কৌণিক গতিবেগ বা স্পিনের মানের উপর নির্ভর করে পরম শূন্যের কাছাকাছি তাপমাত্রায় খুব আলাদা আচরণ করে।
এটি কণা এবং পরমাণুগুলিকে দুটি বিভাগে বিভক্ত করে:
- বোসনগুলি, যারা পূর্ণসংখ্যা স্পিন (1, 2, 3,…) রয়েছে।
- ফার্মিওনস, সেগুলি সেমি-ইন্টিজার স্পিন (1/2, 3/2, 5/2,…)।
বোসনের কোনও বিধিনিষেধ নেই, এই অর্থে যে তাদের মধ্যে দু'জন বা আরও বেশি একই কোয়ান্টাম রাষ্ট্র দখল করতে পারে।
অন্যদিকে, ফের্মিনগুলি পাওলি বর্জন নীতিটি পূরণ করে: দু'একটি বেশি ফিরমিয়ন একই কোয়ান্টাম রাষ্ট্র দখল করতে পারে না, বা অন্য কথায়: কোয়ান্টাম রাজ্যে কেবলমাত্র একটি ফেরিমিন থাকতে পারে।
বোসন এবং ফার্মিয়নগুলির মধ্যে এই মৌলিক পার্থক্যটি বোসোনিকগুলির চেয়ে ফার্মিয়োনিক সংশ্লেষগুলি অর্জন করা আরও কঠিন করে তোলে।
ফার্মিয়ামগুলি সর্বনিম্ন কোয়ান্টাম স্তরের অধীনে থাকার জন্য, বোসোনিক আচরণ রয়েছে এমন তথাকথিত "কুপার জোড়" গঠনের জন্য তারা পূর্বে জোড়গুলিতে সারিবদ্ধ হওয়া প্রয়োজন।
ইতিহাস, ভিত্তি এবং বৈশিষ্ট্য
১৯১১ সালে, যখন হাইক কামারলিংহ ওনেস শীতল হিসাবে তরল হিলিয়াম ব্যবহার করে খুব কম তাপমাত্রার সাথে পারদটির প্রতিরোধের অধ্যয়নরত ছিলেন, তিনি দেখতে পান যে ৪.২ কে (-২68.9.৯ সেলসিয়াস) তাপমাত্রায় পৌঁছে প্রতিরোধটি হঠাৎ শূন্যে নেমে আসে। ।
প্রথম সুপার কন্ডাক্টরটি অপ্রত্যাশিতভাবে পাওয়া গিয়েছিল।
এটি না জেনে, এইচকে ওনেস চালিত ইলেক্ট্রনগুলি সর্বনিম্ন কোয়ান্টাম স্তরে একত্রিত করতে পেরেছিলেন, এটি সত্য যে নীতিগতভাবে সম্ভব নয় কারণ ইলেক্ট্রনগুলি ফার্মিয়ন হয়।
এটি অর্জন করা হয়েছিল যে বৈদ্যুতিনগুলি ধাতব অভ্যন্তরে অতি-তরল পর্যায়ে চলে যায় তবে তাদের বৈদ্যুতিক চার্জ থাকায় শূন্য সান্দ্রতা এবং ফলস্বরূপ শূন্য বৈদ্যুতিক প্রতিরোধের সাথে বৈদ্যুতিক চার্জের প্রবাহ ঘটায়।
নেদারল্যান্ডসের লেডেনে নিজে এইচকে ওনেস দেখতে পেয়েছিলেন যে তিনি হিলেিয়ামটি ফ্রিজ হিসাবে ব্যবহার করেছিলেন যখন তাপমাত্রা ২.২ কে (-২70০.৯ সেলসিয়াস) পৌঁছেছিল তখন তারা অতিমাত্রায় পরিণত হয়েছিল।
অজান্তেই, এইচকে ওনেস প্রথমবারের মতো হিলিয়াম পরমাণু একত্রিত করতে সফল হয়েছিল যার সাহায্যে তিনি তাদের নিম্নতম কোয়ান্টাম স্তরে পারদকে শীতল করেছিলেন। পাস করার সময়, তিনি আরও বুঝতে পেরেছিলেন যে যখন তাপমাত্রা একটি নির্দিষ্ট সমালোচনামূলক তাপমাত্রার নীচে থাকে, তখন হিলিয়াম অতিমাত্রায় পর্যায়ে চলে যায় (শূন্য সান্দ্রতা)।
সুপারকন্ডাকটিভিটির তত্ত্ব
হিলিয়াম -4 একটি বোসন এবং এরূপ আচরণ করে, এজন্যই সাধারণ তরল পর্যায় থেকে অতিবর্ধমান পর্যায়ে যাওয়া সম্ভব হয়েছিল।
তবে এগুলির কোনওটিকেই ফের্মিয়োনিক বা বোসোনিক কনডেনসেট হিসাবে বিবেচনা করা হয় না। সুপারকন্ডাকটিভিটির ক্ষেত্রে, ইলেক্ট্রনগুলির মতো ফার্মিয়নগুলি পারদের স্ফটিক জালের মধ্যে ছিল; এবং অতিমাত্রায় হিলিয়ামের ক্ষেত্রে এটি তরল পর্যায় থেকে অতিবর্ধমান পর্যায়ে চলে গিয়েছিল।
সুপারকন্ডাকটিভিটির তাত্ত্বিক ব্যাখ্যা পরে এসেছিল। এটি 1957 সালে বিকশিত সুপরিচিত বিসিএস তত্ত্ব।
তত্ত্বটি বলে যে ইলেক্ট্রনগুলি স্ফটিক জালাগুলি জোড়া তৈরি করে যা একে অপরকে প্রতিহত করার পরিবর্তে একে অপরকে আকৃষ্ট করে এবং বোসন হিসাবে কাজ করে "কুপার জোড়" গঠন করে interact এইভাবে, সামগ্রিকভাবে ইলেকট্রনগুলি সর্বনিম্ন শক্তি কোয়ান্টামের রাজ্যগুলিকে দখল করতে পারে, যতক্ষণ না তাপমাত্রা পর্যাপ্ত পরিমাণে কম থাকে।
কিভাবে একটি fermion ঘনীভবন উত্পাদন করতে?
একটি বৈধ ফার্মিয়ন বা বোসন কনডেনসেটটি অবশ্যই ফার্মিনিক বা বোসোনিক পরমাণু দিয়ে তৈরি খুব পাতলা গ্যাস থেকে শুরু করতে হবে, যা এমনভাবে ঠান্ডা করা হয় যে এর কণাগুলি সবগুলি সর্বনিম্ন কোয়ান্টামের রাজ্যে যায়।
যেহেতু এটি বোসন কনডেনসেট পাওয়ার চেয়ে আরও জটিল, তাই সম্প্রতি এই ধরণের কনডেনসেট তৈরি করা হয়েছে।
আধা পুরো স্পিন সহ ফর্মিয়নগুলি কণা বা কণার সমষ্টি l ইলেক্ট্রন, প্রোটন এবং নিউট্রন হ'ল স্পিন কণা।
হিলিয়াম -3 এর নিউক্লিয়াস (দুটি প্রোটন এবং একটি নিউট্রন) ফের্মির মতো আচরণ করে। পটাসিয়াম -40 এর নিরপেক্ষ পরমাণুতে 19 প্রোটন + 21 নিউট্রন + 19 ইলেক্ট্রন রয়েছে, যা বিজোড় সংখ্যা 59-এ যোগ করে, তাই এটি ফার্মিয়াম হিসাবে আচরণ করে।
মধ্যস্থ কণা
মিথস্ক্রিয়া মধ্যস্থতা কণা বোসন হয়। এই কণাগুলির মধ্যে আমরা নিম্নলিখিতগুলির নাম দিতে পারি:
- ফোটন (বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় মধ্যস্থতাকারী)।
- গ্লুন (শক্তিশালী পারমাণবিক মিথস্ক্রিয়াটির মধ্যস্থতাকারী)।
- বোসনস জেড এবং ডাব্লু (দুর্বল পারমাণবিক মিথস্ক্রিয়নের মধ্যস্থতাকারী)।
- গ্র্যাভিটন (মাধ্যাকর্ষণ আন্তঃসংযোগের মধ্যস্থতাকারী)।
যৌগিক বোসন
যৌগিক বোসনের মধ্যে নিম্নরূপ:
- ডিউটিরিয়াম নিউক্লিয়াস (1 প্রোটন এবং 1 নিউট্রন)
- হিলিয়াম -4 পরমাণু (2 প্রোটন + 2 নিউট্রন + 2 ইলেক্ট্রন)
যখনই একটি নিরপেক্ষ পরমাণুর প্রোটন, নিউট্রন এবং ইলেকট্রনগুলির যোগফল ফলাফল পূর্ণসংখ্যায় আসে তখন আচরণটি বোসন হবে।
কিভাবে একটি fermionic সংশ্লেষ প্রাপ্ত করা হয়েছিল
ফেরিয়ামিয়ন কনডেনসেট অর্জনের এক বছর আগে, বোসনের মতো আচরণ করে এমন দৃly়ভাবে জোড়াযুক্ত জোড়া তৈরি করে ফের্মিয়োনিক পরমাণুর সাথে অণু গঠনের কাজটি সম্পন্ন হয়েছিল। তবে এটিকে খাঁটি ফার্মিয়োনিক কনডেনসেট হিসাবে বিবেচনা করা হয় না, বরং এটি একটি বোসোনিক কনডেনসেটের অনুরূপ।
কিন্তু কলোরাডোর বোল্ডারের জেআইএলএ পরীক্ষাগার থেকে দেবোরা জিন, মার্কাস গ্রিনার এবং সিন্ডি রেগালের দল 16 ডিসেম্বর 2003 এ যা সম্পাদন করেছিলেন তা হ'ল একটি গ্যাসে পৃথক ফর্মিয়োনিক পরমাণুর সংশ্লেষের সংমিশ্রণ।
এক্ষেত্রে পরমাণুগুলির জুটি একটি অণু তৈরি করে না, তবে একসঙ্গে সম্পর্কযুক্ত পথে একত্রিত হয়। সুতরাং, সামগ্রিকভাবে, ফার্মিয়োনিক পরমাণুর জুটি বোসনের মতো কাজ করে, তাই তাদের ঘনত্ব অর্জন করা হয়েছে।
এই ঘনত্ব অর্জনের জন্য, জেআইএলএ দলটি একটি গ্যাস থেকে পটাসিয়াম -40 পরমাণু (যা ফার্মিয়ন) দিয়ে শুরু করে, যা 300 ন্যানোকেলভিনে একটি অপটিক্যাল ফাঁদে আবদ্ধ ছিল।
পরমাণুর মধ্যে বিপর্যয়কর মিথস্ক্রিয়া পরিবর্তনের জন্য এবং "ফেসবাচের অনুরণন" নামে পরিচিত একটি ঘটনার মাধ্যমে এটিকে গ্যাসকে একটি দোলক চৌম্বকীয় ক্ষেত্রের অধীন করা হয়েছিল।
চৌম্বকীয় ক্ষেত্রের পরামিতিগুলি যথাযথভাবে সামঞ্জস্য করা অণুগুলির পক্ষে অণুর পরিবর্তে কুপার জোড়া গঠন সম্ভব করে। তারপরে এটি ফার্মিয়োনিক কনডেনসেটটি পেতে শীতল হতে থাকে।
অ্যাপ্লিকেশন এবং উদাহরণ
ফার্মিয়োনিক কনডেনসেটগুলি অর্জনের জন্য বিকশিত প্রযুক্তি, যেখানে পরমাণুগুলি প্রায় স্বতন্ত্রভাবে ব্যবহার করা হয়, অন্যান্য প্রযুক্তিগুলির মধ্যে কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ের বিকাশ করতে পারে।
এটি সুপারকন্ডাক্টিভিটি এবং অতি-সাবলীলতার মতো ঘটনার বোঝাপড়ার উন্নতি করবে, বিশেষ বৈশিষ্ট্য সহ নতুন সামগ্রীকে অনুমতি দেবে। তদুপরি, এটি আবিষ্কার করা হয়েছে যে কুপার জোড় গঠনের মাধ্যমে অণুগুলির অতিমাত্রায় এবং প্রচলিত একের মধ্যে একটি মধ্যবর্তী পয়েন্ট রয়েছে।
আলট্রাকল্ড পরমাণুগুলির হেরফেরটি আমাদের সুপারফ্লুয়েড উত্পাদন করার এই দুটি পদ্ধতির মধ্যে পার্থক্য বুঝতে দেয় যা ফলস্বরূপ উচ্চ তাপমাত্রার সুপারকন্ডাকটিভিটির বিকাশের ফলস্বরূপ।
প্রকৃতপক্ষে, বর্তমানে সুপার কন্ডাক্টর রয়েছে যে তারা ঘরের তাপমাত্রায় কাজ না করলেও তারা তরল নাইট্রোজেনের তাপমাত্রায় কাজ করে যা অপেক্ষাকৃত সস্তা এবং সহজেই পাওয়া যায়।
পারমাণবিক ফার্মিয়ন গ্যাসের বাইরে ফের্মিয়োনিক কনডেনসেটের ধারণাটি প্রসারিত করে, অসংখ্য উদাহরণ পাওয়া যায় যেখানে ফার্মিয়নগুলি সম্মিলিতভাবে স্বল্প-শক্তি কোয়ান্টামের স্তর দখল করে।
ইতিমধ্যে যেমনটি বলা হয়েছে প্রথমটি হ'ল সুপারকন্ডাক্টরের ইলেকট্রনগুলি। এগুলি এমন ফার্মিন যা কম তাপমাত্রায় সর্বনিম্ন কোয়ান্টাম স্তর দখল করতে জোড়গুলিতে সারিবদ্ধ হয়, সমষ্টিগত বোসোনিক-জাতীয় আচরণ প্রদর্শন করে এবং সান্দ্রতা এবং প্রতিরোধকে হ্রাস করে।
স্বল্প-শক্তিযুক্ত রাজ্যে ফার্মিয়োনিক গ্রুপিংয়ের আরেকটি উদাহরণ কোয়ার্ক কনডেন্সেট। এছাড়াও হিলিয়াম -3 পরমাণুটি একটি ফের্মিয়ন, তবে কম তাপমাত্রায় এটি দুটি পরমাণুর কুপার জোড়া গঠন করে যা বোসনের মতো আচরণ করে এবং অতিমাত্রায় আচরণ প্রদর্শন করে।
তথ্যসূত্র
- কে গুরাল এবং কে বার্নেট। কনডেন্সেটের জন্য ফার্মিওনিক প্রথম first পুনরুদ্ধার করা হয়েছে: ফিজিক্স ওয়ার্ল্ড.কম
- এম গ্রেনার, সি রেগাল, ডি জিন। ফার্মি ঘনীভূত। থেকে প্রাপ্ত: ব্যবহারকারী.ফিজিক্স.হারওয়ার্ড.ইডু
- পি রজার্স এবং বি ডুমি é ফার্মিনস কনডেনসেটের আত্মপ্রকাশ ঘটে। পুনরুদ্ধার করা হয়েছে: ফিজিক্স ওয়ার্ল্ড.কম।
- Wikiwand। ফিরমিওনিক ঘনীভূত। উইকিওয়ানডটকম থেকে উদ্ধার করা
- Wikiwand। ফিরমিওনিক ঘনীভূত। উইকিওয়ানডটকম থেকে উদ্ধার করা