তিয়ানগং-এ থাকা গবেষকরা এর ধীর প্রসারণের উপর ভিত্তি করে 9.7 পিকোকেলভিনের রেকর্ড-নিম্ন সমতুল্য তাপমাত্রা সহ একটি রুবিডিয়াম মেঘ তৈরি করেছিলেন।
লেজার ফাঁদগুলি কোয়ান্টাম গ্যাস তৈরি করতে এবং ছেড়ে দিতে সাহায্য করেছিল, যা সাত সেকেন্ড বিনামূল্যে সম্প্রসারণের পরেও দৃশ্যমান ছিল।
প্ল্যাটফর্মটি কোয়ান্টাম সিমুলেশন এবং নির্ভুলতা পরিমাপকে সমর্থন করতে পারে, তবে সেই প্রস্তাবিত পরীক্ষাগুলি এই গবেষণায় প্রদর্শিত হয়নি।
চীনের তিয়ানগং মহাকাশ স্টেশনে থাকা পরমাণুর একটি ছোট মেঘ একটি চরম-ঠাণ্ডার রেকর্ডকে একটি নতুন স্তরে ঠেলে দিয়েছে। গবেষকরা 9.7 পিকোকেলভিনের সমতুল্য তাপমাত্রা পরিমাপ করেছেন, বর্ণনা করে যে পরমাণুগুলি তাদের বন্দিত্ব বন্ধ করার পরে কীভাবে ধীরে ধীরে ছড়িয়ে পড়ে। একটি পিকোকেলভিন একটি কেলভিনের এক ট্রিলিয়ন ভাগ।
বিজ্ঞানে প্রকাশিত এই গবেষণায় পিকিং ইউনিভার্সিটি, সাংহাই ইনস্টিটিউট অফ অপটিক্স অ্যান্ড ফাইন মেকানিক্স এবং চাইনিজ একাডেমি অফ সায়েন্সেসের স্পেস ইউটিলাইজেশনের প্রযুক্তি ও প্রকৌশল কেন্দ্রের গবেষকরা জড়িত। ওয়েই জিয়ং, তাং লি এবং শেংজি জিন প্রথম লেখকত্ব ভাগ করে নেন।
পরীক্ষাটি কক্ষপথে অপটিক্যাল ডাইপোল ফাঁদ ব্যবহার করে বোস-আইনস্টাইন কনডেনসেট বা BEC তৈরি করেছে। প্রায় 20,000 রুবিডিয়াম পরমাণু চূড়ান্ত আল্ট্রাকোল্ড মেঘ তৈরি করেছে। সংশ্লিষ্ট লেখক Xiaoji Zhou, Weibiao Chen এবং Xuzong Chen সহযোগিতায় নেতৃত্ব দিয়েছিলেন, যা তিয়ানগং-এর কোল্ড অ্যাটম ফিজিক্স র্যাক ব্যবহার করেছিল।
ফলাফলটি স্টেশন বা এর আশেপাশের তাপমাত্রার পরিবর্তে একটি সাবধানে প্রস্তুত পারমাণবিক নমুনা নিয়ে উদ্বেগ প্রকাশ করে। এর অর্থ এই নয় যে পরমাণুগুলি পরম শূন্যে পৌঁছেছে। ঠান্ডার নিম্ন সীমা সম্পর্কে BSN-এর নির্দেশিকাতে যেমন ব্যাখ্যা করা হয়েছে, কোয়ান্টাম পদার্থবিদ্যা কেবল সমস্ত গতি বন্ধ করার চেয়ে চরম শীতলতাকে আরও সূক্ষ্ম করে তোলে।
তিয়ানগং তাপমাত্রা রেকর্ড পরিমাপ কি
তাপমাত্রা সাধারণত একটি সিস্টেমে শক্তির পরিসংখ্যানগত বন্টন বর্ণনা করে। একটি প্রসারিত কোয়ান্টাম গ্যাসের জন্য, গবেষকরা প্রায়ই একটি ভিন্ন পরিমাপ ব্যবহার করেন: সমতুল্য তাপমাত্রা। তারা মেঘের প্রসারণ পরিমাপ করে, সংশ্লিষ্ট গতিশক্তি গণনা করে এবং তাপমাত্রা ইউনিট ব্যবহার করে সেই শক্তি প্রকাশ করে। এটি ঠান্ডা-পরমাণু পরীক্ষা তুলনা করার একটি দরকারী উপায়।
তিয়ানগং তাপমাত্রা রেকর্ড ছিল 9.7 পিকোকেলভিন, একটি অনিশ্চয়তা 7.0 থেকে 12.9 পিকোকেলভিন পর্যন্ত প্রসারিত। এটি একটি ড্রপ-টাওয়ার পরীক্ষায় রিপোর্ট করা আগের 38-পিকোকেলভিন বেঞ্চমার্কের প্রায় এক-চতুর্থাংশ। লেখকরা তাদের ফলাফলকে প্রচলিত থার্মোমিটার পড়ার পরিবর্তে সর্বনিম্ন সমতুল্য তাপমাত্রা হিসাবে পরিমাপ করেছেন।
চৌম্বকীয় বন্দিত্ব এবং পদার্থ-তরঙ্গ লেন্সিং ব্যবহার করে আন্তর্জাতিক মহাকাশ স্টেশনে আগে কাজ 52 পিকোকেলভিনের কার্যকর তাপমাত্রায় পৌঁছেছিল। এই তুলনা বিশেষ পারমাণবিক প্রস্তুতি এবং পরিমাপ উদ্বেগ. একটি মহাকাশযান, একটি যন্ত্র র্যাক বা আশেপাশের ভ্যাকুয়াম জুড়ে অর্জিত তাপমাত্রা হিসাবে এগুলি পড়া উচিত নয়।
পার্থক্যটি নতুন ফলাফলটিকে পূর্ববর্তী পদার্থ-তরঙ্গ শীতল পরীক্ষা এবং নাসার কোল্ড অ্যাটম ল্যাবরেটরির সাথে সংযুক্ত করে। প্রতিটি ক্ষেত্রে, ব্যবহারিক উদ্দেশ্য একটি রেকর্ড সংখ্যার বাইরে প্রসারিত হয়: ধীর সম্প্রসারণ বিজ্ঞানীদের একটি কোয়ান্টাম নমুনা ম্যানিপুলেট এবং পরীক্ষা করার জন্য আরও সময় দেয়।
কেন মাইক্রোগ্র্যাভিটি শীতল সমস্যা পরিবর্তন করে
পৃথিবীতে, মাধ্যাকর্ষণ একটি পারমাণবিক মেঘকে নীচের দিকে টেনে নেয়। এর ফাঁদকে দুর্বল করলে এর শক্তি কমে যেতে পারে, কিন্তু শেষ পর্যন্ত ফাঁদটি পরমাণু ধরে রাখতে পারে না। চৌম্বকীয় লেভিটেশন সেই টানকে প্রতিহত করতে পারে, যদিও অবশিষ্ট চৌম্বকীয় বক্রতা আরেকটি সীমাবদ্ধতা প্রবর্তন করে। এই প্রভাবগুলি অত্যন্ত কম সম্প্রসারণ শক্তিতে গ্যাস প্রস্তুত করার প্রচেষ্টাকে জটিল করে তোলে।
একটি প্রদক্ষিণ পরীক্ষাগার ক্রমাগত পৃথিবীর চারপাশে পড়ছে, ভিতরে পরীক্ষার জন্য একটি মাইক্রোগ্র্যাভিটি পরিবেশ তৈরি করছে। এটি একই মহাকর্ষীয় স্যাগ ছাড়া অনেক দুর্বল বন্দিত্বের অনুমতি দেয়। এটি টেরিস্ট্রিয়াল ফ্রি-ফল সুবিধার তুলনায় মুক্তিপ্রাপ্ত পরমাণুগুলি পর্যবেক্ষণ করার দীর্ঘ সুযোগও দেয়, যার পরীক্ষামূলক জানালাগুলি তাদের উপলব্ধ ড্রপ দূরত্ব শেষ হয়ে গেলে শেষ হয়।
2022 সালের অক্টোবরে চালু হওয়া মেংটিয়ান ল্যাবরেটরি মডিউলের ভিতরে তিয়াংগং-এর যন্ত্রপাতি বসে। এটি ভ্যাকুয়াম চেম্বার, লেজার সিস্টেম, চৌম্বক কয়েল, ইমেজিং সরঞ্জাম এবং ইলেকট্রনিক নিয়ন্ত্রণকে একত্রিত করে। গবেষকরা দুটি ক্রসড-বিম অপটিক্যাল ট্র্যাপ ব্যবস্থা ব্যবহার করেছেন, একটি একক স্থির সীমাবদ্ধতা ভলিউমের পরিবর্তে শীতল প্রক্রিয়ার বিভিন্ন পর্যায়ের জন্য ডিজাইন করা হয়েছে।
মহাকাশ-ভিত্তিক কোয়ান্টাম গ্যাসগুলি ইতিমধ্যেই আইএসএস-এ বিইসি উত্পাদনের মাধ্যমে প্রতিষ্ঠিত হয়েছিল। তিয়াংগং অগ্রিম মাইক্রোগ্রাভিটির অধীনে একটি অপটিক্যাল ডাইপোল ফাঁদে সরাসরি ঘনীভূত প্রস্তুতি যোগ করে, NASA-এর অরবিটাল পরীক্ষাগারে সাম্প্রতিক আপগ্রেডের পাশাপাশি উপলব্ধ পদ্ধতির প্রসারিত করে।
দুটি লেজার ফাঁদ মেঘের শক্তিকে কমিয়ে আনে
প্রথম পর্যায়ে একটি শক্তভাবে ফোকাস করা অপটিক্যাল ফাঁদে বাষ্পীভূত শীতলকরণের সাথে লেজার কুলিংকে একত্রিত করা হয়। বাষ্পীভবন উচ্চ-শক্তির পরমাণুগুলিকে পালাতে দেয়, যা পিছনে ফেলে দেওয়া গড় শক্তিকে হ্রাস করে। ফাঁদের গভীরতা কমিয়ে, গবেষকরা গ্যাসটিকে সেই শাসনে নিয়ে আসেন যেখানে একটি ঘনীভূত হয়।
একটি BEC বিকশিত হয় যখন অনেক পরমাণু একই কোয়ান্টাম অবস্থা দখল করে, তাদের যৌথ তরঙ্গ আচরণকে পরিমাপযোগ্য হতে দেয়। অপটিক্যাল বন্দীকরণ নমনীয়তা প্রদান করে কারণ এটি অভ্যন্তরীণ অবস্থায় পরমাণুকে ধরে রাখতে পারে যা চৌম্বকীয় ফাঁদ একইভাবে ধরে রাখতে পারে না। এটি স্পিন-নির্ভর কোয়ান্টাম আচরণ অধ্যয়নের জন্য অতিরিক্ত সম্ভাবনার খোলে।
মাইক্রোগ্র্যাভিটি একটি জটিলতাও তৈরি করেছে: মাধ্যাকর্ষণ ফাঁদকে কাত না করে বাষ্পীভবন কম কার্যকর হয়ে ওঠে। দলটি নির্বাচনী বাষ্পীভবনকে সহায়তা করার জন্য প্রাথমিক শীতল পর্যায়ে একটি চৌম্বক-ক্ষেত্র গ্রেডিয়েন্ট প্রয়োগ করেছিল। এটি একটি চৌম্বকীয়ভাবে সংবেদনশীল অভ্যন্তরীণ অবস্থায় ঘনীভূত একটি ঘনীভূত তৈরি করে, যা নির্দিষ্ট চৌম্বকীয় ব্যাঘাতের প্রতি এর সংবেদনশীলতা হ্রাস করে।
পরবর্তী পর্যায়ে, পরমাণুগুলি একটি বিস্তৃত অপটিক্যাল ফাঁদে চলে যায়, যার সীমাবদ্ধতা তখন দুর্বল হয়ে পড়ে। এটি মুক্তির আগে মেঘের সম্প্রসারণ শক্তিকে কমিয়ে দেয়। পদ্ধতিটি অরবিটাল কোয়ান্টাম-গ্যাস মিশ্রণ এবং ম্যাটার-ওয়েভ ম্যানিপুলেশনের জন্য ব্যবহৃত অন্যান্য পদ্ধতির পরিপূরক করে, এটি দেখানোর পরিবর্তে যে একটি ফাঁদের নকশা প্রতিটি পরীক্ষার সাথে খাপ খায়।
সম্প্রসারণের সাত সেকেন্ড একটি দীর্ঘ উইন্ডো খোলে
দ্বিতীয় ফাঁদটি বন্ধ করার পরে, গবেষকরা দুটি দিক থেকে প্রসারিত মেঘের ছবি তোলেন। একসাথে, এই দৃশ্যগুলি তিনটি স্থানিক অক্ষ বরাবর এর আকার প্রদান করে। মিথস্ক্রিয়াগুলি নগণ্য হয়ে গেলে, পরিমাপিত সম্প্রসারণের হারগুলি মেঘের ত্রি-মাত্রিক সমতুল্য তাপমাত্রা গণনা করার জন্য প্রয়োজনীয় তথ্য সরবরাহ করে।
সাত সেকেন্ডের বিনামূল্যে সম্প্রসারণের পর পরমাণুগুলি দৃশ্যমান ছিল। সেই বর্ধিত দৃশ্যমানতা তাৎপর্যপূর্ণ, কিন্তু তাপমাত্রা অনুমান পুরো সাত-সেকেন্ড রেকর্ডের উপর নির্ভর করে না। গবেষকরা 300 এবং 1,600 মিলিসেকেন্ডের মধ্যে সম্প্রসারণ ডেটা লাগিয়েছেন; পরবর্তী চিত্রগুলিতে সংকেত-থেকে-শব্দের অনুপাত কম ছিল এবং অবিরত দৃশ্যমানতা প্রদর্শনের জন্য পরিবেশিত হয়েছিল।
ডিকম্প্রেশন টাইমিংও গুরুত্বপূর্ণ। 1.175 সেকেন্ডের সময়কাল পরীক্ষিত ক্রমটিতে সর্বনিম্ন পরিমাপিত সম্প্রসারণ শক্তি দিয়েছে। দ্রুত ডিকম্প্রেশন অতিরিক্ত উত্তেজনা প্রবর্তন করে, যখন দীর্ঘ ডিকম্প্রেশন ব্যাঘাত জমাতে দেয়। সেই ভারসাম্য খুঁজে পাওয়া অরবিটাল পরীক্ষাকে নির্ভরযোগ্যভাবে কাজ করার অংশ ছিল।
দীর্ঘ পর্যবেক্ষণ পরমাণু ইন্টারফেরোমিটারকে সাহায্য করতে পারে, যা ছোট প্রভাব পরিমাপ করার জন্য পদার্থের তরঙ্গকে বিভক্ত এবং পুনরায় সংযুক্ত করে। আইএসএস ইন্টারফেরোমেট্রি পরীক্ষাগুলি ইতিমধ্যে সম্পর্কিত ক্ষমতা প্রদর্শন করেছে। অরবিটাল কোয়ান্টাম সেন্সিং-এর NASA-এর অ্যাকাউন্ট ব্যাখ্যা করে যে কেন এই ধরনের যন্ত্রগুলি দরকারী, যদিও শুধুমাত্র দৃশ্যমানতাই একটি নির্দিষ্ট নির্ভুলতা লাভ স্থাপন করে না।
কোয়ান্টাম পরীক্ষার জন্য ব্যবহারিক প্রভাব
তিয়ানগং তাপমাত্রার রেকর্ডটি প্রস্তাবিত পরীক্ষাগুলি নিজেই সম্পূর্ণ করার পরিবর্তে ভবিষ্যতের গবেষণার জন্য একটি প্ল্যাটফর্ম সরবরাহ করে। যত্ন সহকারে আকৃতির লেজার ক্ষেত্রগুলি বিজ্ঞানীদের অস্বাভাবিক কোয়ান্টাম পর্যায়গুলি তদন্ত করতে বা জটিল বহু-কণা সিস্টেমগুলিকে অনুকরণ করতে দেয়। লেখকরা ফাঁদের সাথে পরমাণু সংখ্যা বাড়ানোর পরামর্শ দিয়েছেন যার আয়তন সামঞ্জস্য করা যেতে পারে।
আরেকটি সম্ভাবনা হল মৌলিক পদার্থবিদ্যা পরীক্ষা করার জন্য একটি পরমাণু Mach-Zehnder ইন্টারফেরোমিটার। এই ধরনের একটি যন্ত্র সমতা নীতির অধ্যয়নে অবদান রাখতে পারে, যা বিভিন্ন বস্তুর অভিকর্ষের অধীনে একইভাবে পড়ে যাওয়ার প্রত্যাশার ভিত্তি করে। নতুন কাগজ একটি সম্পূর্ণ সমতুলতা-নীতি পরীক্ষা বা মাধ্যাকর্ষণ একটি নতুন পরিমাপ রিপোর্ট করেনি.
মহাকাশে পূর্বের দ্বৈত-প্রজাতির পরীক্ষা এবং পাথফাইন্ডার পরমাণু-ইন্টারফেরোমেট্রি পরিমাপ বিস্তৃত গবেষণা দিক দেখায়। এই ঠান্ডা উৎসটিকে একটি কার্যকরী সেন্সরে পরিণত করার জন্য অতিরিক্ত নিয়ন্ত্রণ ক্রম, ব্যাঘাতের সতর্ক ব্যবস্থাপনা এবং পরিমাপের প্রয়োজন হবে যা প্রদর্শন করে যে সম্পূর্ণ যন্ত্রটি কী অর্জন করতে পারে।
তাই তিয়ানগং তাপমাত্রার রেকর্ড দুটি দরকারী অগ্রগতিকে একত্রিত করে: ব্যতিক্রমীভাবে কম সম্প্রসারণ শক্তি এবং একটি অপটিক্যাল প্ল্যাটফর্মে দীর্ঘায়িত পর্যবেক্ষণ। একসাথে, তারা গবেষকদের কোয়ান্টাম ম্যাটার প্রস্তুত, ম্যানিপুলেট এবং অনুসরণ করার জন্য আরও জায়গা দেয়। পরবর্তী মাইলফলকটি এমন একটি পদার্থবিজ্ঞানের প্রশ্নের উত্তর দিতে সেই নিয়ন্ত্রণটি ব্যবহার করবে যা আগে নাগালের বাইরে ছিল।
আল্ট্রাকোল্ড পরমাণু এবং স্পেস কোয়ান্টাম পরীক্ষায় গভীরভাবে খনন করুন
এই সম্পদগুলি অরবিটাল কোল্ড-এটম সুবিধা, পূর্বের তাপমাত্রার মানদণ্ড এবং পরমাণুর ইন্টারফেরোমেট্রি ব্যাখ্যা করে। এন্ট্রিগুলি নতুন থেকে প্রাচীনতম পর্যন্ত উপস্থিত হয় এবং বর্তমান অধ্যয়ন বাদ দেয়।
মহাকাশ স্টেশনে নাসার কোয়ান্টাম ল্যাব শীতল আপগ্রেড পায়
এই আপডেটটি আইএসএস কোল্ড অ্যাটম ল্যাবে থাকা নতুন হার্ডওয়্যার এবং গবেষণার ক্ষমতা বর্ণনা করে। (NASA, জুন 2026)
আন্তর্জাতিক মহাকাশ স্টেশনে কোল্ড অ্যাটম ল্যাবে অ্যাটম ইন্টারফেরোমেট্রি নিয়ে পাথফাইন্ডার পরীক্ষা-নিরীক্ষা করে
গবেষকরা কক্ষপথের পরমাণু-ইন্টারফেরোমেট্রি কৌশলগুলি প্রদর্শন করে এবং স্পেস স্টেশনের কম্পন পরিবেশের প্রভাবগুলি পরীক্ষা করে। (প্রকৃতি যোগাযোগ, আগস্ট 2024)
কোয়ান্টাম গ্যাসের মিশ্রণ এবং মহাকাশে দ্বৈত-প্রজাতির পরমাণুর ইন্টারফেরোমেট্রি
এই গবেষণাটি কক্ষপথে একযোগে রুবিডিয়াম এবং পটাসিয়াম ঘনীভূত হওয়ার রিপোর্ট করে এবং মিথস্ক্রিয়া এবং দ্বৈত-প্রজাতির ইন্টারফেরোমেট্রি অন্বেষণ করে। (প্রকৃতি, নভেম্বর 2023)
কালেক্টিভ-মোড বর্ধিত ম্যাটার-ওয়েভ অপটিক্স
এই পরীক্ষাটি একটি ড্রপ টাওয়ারে ম্যাটার-ওয়েভ নিয়ন্ত্রণ ব্যবহার করে পূর্বের 38-পিকোকেলভিন সম্প্রসারণ-শক্তি বেঞ্চমার্ক প্রতিষ্ঠা করেছে। (শারীরিক পর্যালোচনা চিঠি, আগস্ট 2021)
বোস-আইনস্টাইনের পর্যবেক্ষণ একটি পৃথিবী-প্রদক্ষিণ গবেষণা ল্যাবে ঘনীভূত হয়
এই মৌলিক আইএসএস অধ্যয়ন একটি প্রদক্ষিণ পরীক্ষাগারে ঘনীভূত উত্পাদন এবং বর্ধিত বিনামূল্যে সম্প্রসারণ প্রদর্শন করে। (প্রকৃতি, জুন 2020)
গবেষণার ফলাফল বিজ্ঞান জার্নালে অনলাইনে পাওয়া যায়।
মূল গল্প "চীনের তিয়ানগং মহাকাশ স্টেশন 9.7-পিকোকেলভিন কোয়ান্টাম গ্যাসের সাথে রেকর্ড স্থাপন করেছে" দ্য ব্রাইটার সাইড অফ নিউজে প্রকাশিত হয়েছে।
সম্পর্কিত গল্প
বিম মি আপ স্কটি: নাসা আন্তর্জাতিক মহাকাশ স্টেশনে একজন ডাক্তারকে 'হলোপোর্টেড' করেছে
প্রথম সম্পূর্ণ ব্যক্তিগত মিশন আন্তর্জাতিক মহাকাশ স্টেশনে পৌঁছেছে
মহাকাশ স্টেশন জীবনের উৎপত্তি এবং আদি মহাবিশ্বের অধ্যয়ন করে
এই ধরনের ভালো গল্প ভালো লাগে? নিউজ' নিউজলেটারের উজ্জ্বল দিক পান।
