ভারতীয় বিজ্ঞানীরা বিকাশ করেছেন – রমন রিসার্চ ইনস্টিটিউটের (RRI) ভারতীয় গবেষকরা কোয়ান্টাম জগতের মধ্যে উঁকি দেওয়ার জন্য একটি মৃদু বিকল্প আবিষ্কার করেছেন, তাদের অনুভব করতে সক্ষম করে যে পরমাণুগুলি কতটা ঘনত্বে প্যাক করা হয়েছে নাজুক পরিস্থিতিতে যা কোয়ান্টাম উপাদানগুলিকে এত অনন্য করে তোলে। এই নতুন পদ্ধতিটি পরীক্ষামূলক পদার্থবিজ্ঞানের গবেষকদের যেমন উচ্চ নির্ভুলতা, রিয়েল-টাইম পরিমাপ এবং কম ব্যাঘাতের বৈশিষ্ট্যগুলির একটি অনন্য সেট অফার করে।
এটি কোয়ান্টাম কম্পিউটিং এবং কোয়ান্টাম সেন্সিং তত্ত্ব থেকে ব্যবহারিক বাস্তবায়নের পথে একটি মৌলিক সহায়ক হয়ে উঠতে পারে। বর্তমান সময়ের কোয়ান্টাম পরীক্ষাগুলি পরম শূন্যের কাছাকাছি তাপমাত্রায় ফ্রিজে থাকা পরমাণুর মেঘ নিযুক্ত করতে পারে।
এই চরম পরিবেশে, পরমাণুগুলি নিরপেক্ষ-পরমাণু কোয়ান্টাম কম্পিউটার বা অতি-সংবেদনশীল সেন্সরগুলির সাথে সম্পর্কিত সিস্টেমে ব্যবহারের জন্য উপযুক্ত ডিগ্রি কোয়ান্টাম বৈশিষ্ট্যগুলি প্রদর্শন করার জন্য যথেষ্ট ধীরে ধীরে চলে। যাইহোক, পরমাণু পর্যবেক্ষণ করা সবসময় একটি সমস্যা তৈরি করেছে।
পরিমাপের খুব কাজটি পরমাণুকে উত্তপ্ত করতে পারে, তাদের ছড়িয়ে দিতে পারে বা তাদের সূক্ষ্ম কোয়ান্টাম অবস্থা থেকে বের করে দিতে পারে যা গবেষকরা অধ্যয়ন করতে চান। এছাড়াও পড়ুন | গবেষকরা ক্র্যাক করেছেন কেন বৈদ্যুতিক গাড়ির জন্য উন্নত ব্যাটারিও দীর্ঘস্থায়ী হয় না প্রচলিত ইমেজিং পদ্ধতিগুলি এই সমস্যাটি তুলে ধরে।
পারমাণবিক মেঘ ঘন হয়ে গেলে শোষণ ইমেজিং ব্যর্থ হতে পারে, কারণ অনুসন্ধানকারী আলো একইভাবে মেঘের মধ্য দিয়ে যেতে সংগ্রাম করে। যদিও ফ্লুরোসেন্স ইমেজিং কখনও কখনও আরও নির্ভরযোগ্য, এটি সাধারণত দীর্ঘ এক্সপোজার সময় এবং শক্তিশালী আলোর প্রয়োজন হয়, যা পরমাণুর কোয়ান্টাম অবস্থাকে ব্যাহত বা ধ্বংস করতে পারে। দ্রুত চলমান বা শক্তভাবে সীমাবদ্ধ সিস্টেমে, এই ত্রুটিগুলি বিশেষত সীমাবদ্ধ হয়ে যায়।
RRI-এর গবেষকরা এখন দেখিয়েছেন যে এটি এভাবে হতে হবে না। তারা রমন ড্রাইভেন স্পিন নয়েজ স্পেকট্রোস্কোপি বা আরডিএসএনএস নামে পরিচিত একটি কৌশল প্রদর্শন করেছে, যা সিস্টেমটিকে অনেকাংশে স্পর্শ না করে ঠান্ডা পরমাণু থেকে স্থানীয় ঘনত্বের তথ্য বের করতে পারে। আলোকে দৃঢ়ভাবে প্রতিক্রিয়া জানাতে পরমাণুকে বাধ্য করার পরিবর্তে, পদ্ধতিটি শোনে যে পরমাণুগুলি ইতিমধ্যে কী করছে।
এর মূল অংশে, আরডিএসএনএস পরমাণুর স্পিনগুলিতে ক্ষুদ্র, প্রাকৃতিক ওঠানামা সনাক্ত করে। যেহেতু একটি দুর্বল লেজার রশ্মি পারমাণবিক মেঘের মধ্য দিয়ে যায়, এই ওঠানামাগুলি সূক্ষ্মভাবে আলোর মেরুকরণকে পরিবর্তন করে। এই পরিবর্তনগুলি যত্ন সহকারে বিশ্লেষণ করে, বিজ্ঞানীরা তাদের সরাসরি বিরক্ত না করে পরমাণুর বৈশিষ্ট্যগুলি অনুমান করতে পারেন।
RRI টিম দুটি অতিরিক্ত লেজার রশ্মি ব্যবহার করে প্রতিবেশী স্পিন রাজ্যের মধ্যে পরমাণুগুলিকে ধীরে ধীরে চালনা করার মাধ্যমে এই সংকেতকে উন্নত করেছে, সনাক্তযোগ্য সংকেতকে প্রায় এক মিলিয়ন বার বাড়িয়েছে। এই পরিবর্ধনটি পরমাণু মেঘের একটি ব্যতিক্রমী ছোট অঞ্চলে জুম করা সম্ভব করে তোলে।
প্রোব বিমটিকে মাত্র 38 মাইক্রোমিটার প্রস্থে ফোকাস করে, গবেষকরা প্রায় 0. 01 কিউবিক মিলিমিটারের একটি ভলিউম পরীক্ষা করেছেন যার মধ্যে প্রায় 10,000 পরমাণু রয়েছে। পুরো ক্লাউডের জন্য একটি একক সংখ্যা রিপোর্ট করার পরিবর্তে, কৌশলটি প্রকাশ করে যে সেই সুনির্দিষ্ট অবস্থানে কত ঘন পরমাণুগুলি প্যাক করা হয়।
গল্পটি এই বিজ্ঞাপনের নীচে চলতে থাকে যখন দলটি একটি চৌম্বক-অপটিক্যাল ফাঁদে রাখা পটাসিয়াম পরমাণুতে RDSNS প্রয়োগ করে, তখন একটি আকর্ষণীয় ছবি উঠে আসে। মেঘের কেন্দ্রে ঘনত্ব প্রায় এক সেকেন্ডের মধ্যে সর্বোচ্চে পৌঁছে যায়।
বিপরীতে, ফ্লুরোসেন্সের উপর ভিত্তি করে পরিমাপ দেখায় যে পরমাণুর মোট সংখ্যা প্রায় দ্বিগুণ পর্যন্ত বাড়তে থাকে। অনুসন্ধানটি একটি সূক্ষ্ম কিন্তু গুরুত্বপূর্ণ বিষয় তুলে ধরে: বিশ্বব্যাপী পরিমাপ স্থানীয় গতিশীলতা মিস করতে পারে যা অনেক দ্রুত উদ্ভাসিত হয় এবং গুরুত্বপূর্ণ তথ্য বহন করে।
কারণ RDSNS-এ ব্যবহৃত প্রোবিং লাইটটি পরমাণুর প্রাকৃতিক অনুরণন থেকে অনেক দূরে এবং কম শক্তিতে রাখা হয়, পদ্ধতিটি কার্যকরভাবে অ-আক্রমণকারী। এটি মাইক্রোসেকেন্ড টাইমস্কেলগুলিতেও নির্ভরযোগ্য ফলাফল সরবরাহ করতে পারে, এটি কোয়ান্টাম সিস্টেমের মধ্যে দ্রুত পরিবর্তনগুলি ট্র্যাক করার জন্য উপযুক্ত করে তোলে। এর যথার্থতা পরীক্ষা করার জন্য, দলটি গাণিতিক পুনর্গঠন কৌশল ব্যবহার করে ফ্লুরোসেন্স ইমেজ থেকে প্রাপ্ত ঘনত্বের প্রোফাইলের সাথে RDSNS ডেটা তুলনা করেছে।
ঘনিষ্ঠ চুক্তি নিশ্চিত করেছে যে নতুন পদ্ধতিটি সুনির্দিষ্ট এবং নির্ভরযোগ্য উভয়ই, একই সাথে এমন পরিস্থিতিতেও কাজ করে যেখানে ঐতিহ্যগত অনুমান, যেমন নিখুঁত প্রতিসাম্য, ভেঙ্গে যায়। গবেষণার প্রভাব ব্যাপক হতে পারে।
বেশিরভাগ কোয়ান্টাম গ্যাজেট্রি, যেমন গ্র্যাভিমিটার এবং ম্যাগনেটোমিটার, কাজ করে কারণ এটি পরমাণুর ঘনত্ব জানে। প্রকৃতপক্ষে, এখানে উপস্থাপিত পদ্ধতি পরীক্ষামূলকভাবে কোয়ান্টাম পদার্থের পরিবহন বৈশিষ্ট্যগুলি অধ্যয়ন করার একটি উপায় সরবরাহ করতে পারে কারণ এটিতে এখন ঘনত্বের ওঠানামা পরীক্ষা করার সংবেদনশীলতা রয়েছে।
ভারতের ন্যাশনাল কোয়ান্টাম মিশনের নেতৃত্বে এই গবেষণার জন্য সমর্থন, একটি সরল কিন্তু শক্তিশালী ধারণার গুরুত্ব প্রদর্শন করে: কখনও কখনও, কোয়ান্টাম ক্ষেত্রকে সঠিকভাবে বোঝার জন্য, সর্বোত্তম পথ হল গভীরে না গিয়ে মৃদুভাবে পিয়ার করা।