স্বাভাবিক তাপমাত্রায় অতিপরিবাহী: আসলে কি?

প্রিয়জনদের শেয়ার করুন
562 বার লেখাটি পঠিত হয়েছে ~~~

এক সপ্তাহ হয়নি বিখ্যাত বিজ্ঞান পত্রিকা নেচারে ছাপা হয়েছে স্বাভাবিক ঘরের তাপমাত্রায় অতিপরিবাহী খুঁজে পাওয়ার আকর্ষক খবর। সোশ্যাল মিডিয়ার দৌলতে সে খবর হয়তো এতক্ষণে আপনার চোখেও পড়েছে। কিন্তু সত্যি কি সেই সুখের দিন এসে গেলো? নাকি, অনেক পথ চলা এখনো বাকি? সেই আলোচনাই করবো, কিন্তু সেই ধান ভানতে আগে শিবের গীতটা গেয়ে নেওয়া দরকার। শুরু থেকেই শুরু করা যাক। এসবের শুরু হয়েছিল ১৯০৮ সালে; ডাচ বিজ্ঞানী ওনেস সক্ষম হলেন হিলিয়াম গ্যাসকে তরলে পরিণত করতে। কাজটা করতে তাঁকে যথেষ্ট বেগ পেতে হয়েছিল, কারণ সাধারণ অবস্থায় হিলিয়ামের স্ফুটনাঙ্ক খুব কম, মাত্র -২৬৯ ডিগ্রী সেন্টিগ্রেড (ঋনাত্বক চিহ্নটা খেয়াল করবেন)। তাই ওনেস নিয়েছিলেন একটি অন্য পন্থা। উনি প্রথমে হিলিয়ামকে প্রচণ্ড চাপ দিলেন, তারপর ধাপে ধাপে তাকে ঠাণ্ডা করে তরলে পরিণত করলেন। এই প্রচণ্ড চাপ প্রয়োগটাই ছিল আসল কায়দা। চাপটা সরিয়ে নিলেই গ্যাস হঠাৎ করে ঠাণ্ডা হয়ে যায়। কোনদিন যদি ইচ্ছে করে, সাইকেলের টিউবের ভাল্বটা হঠাৎ করে খুলে দিন, দিয়ে মুখটার কাছে হাত নিলে দেখবেন যে সেখান থেকে বেশ ঠাণ্ডা হাওয়া বেরিয়ে আসছে। এও ঠিক তাই। ওনেসের হাতে এসে গেলো -২৬৯ ডিগ্রী সেন্টিগ্রেড তাপমাত্রার তরল হিলিয়াম। উনি এখানেই থামলেন না, এমন একটা খুব ঠাণ্ডা জিনিস পেয়ে উনি হাতের সামনে যা পেলেন তাই ঠাণ্ডা করতে শুরু করলেন, বাদ পড়ল না সোনা রূপোর মতো ধাতুও। এই রকম চলল ২-৩ বছর। শেষে, ১৯১১তে এসে উনি ঠাণ্ডা করলেন পারদ। এমনিতে ঠাণ্ডা করলে প্রায় সব ধাতুরই তড়িৎপ্রবাহের রোধ কমে যায়। পারদেও তাই হচ্ছিল। কিন্তু ঐ -২৬৯ ডিগ্রী সেন্টিগ্রেডের কাছে যেতেই দেখা গেলো তার রোধ হঠাৎ কমে গিয়ে প্রায় শূন্য হয়ে গেলো। এই শূন্য রোধের পরিবাহীরই নাম হল অতিপরিবাহী বা সুপারকন্ডাক্টার। এই কাজের জন্যে ওনেস নোবেলও পেলেন। এদিকে সবাই বুঝে গেলো এই জিনিসের বহুবিধ ব্যবহার আছে। বৈজ্ঞানিক দিকটা যদি নাও দেখি, ভেবে দেখুন এই লম্বা লম্বা তার দিয়ে পাওয়ার প্লান্ট থেকে আপনার বাড়িতে যে বিদ্যুৎ এলো, পথে এই পরিবাহীর রোধ অতিক্রম করতে কতোটা অপচয় হল? অতিপরিবাহী হলে এসব নিয়ে ভাবতে হতো না। দ্বিতীয়ত, অতিপরিবাহীতে একবার যদি বিদ্যুৎ ঢুকিয়ে দেওয়া যায়, তো তাকে বেরবার পথ না দিলে সে সবদিন ওখানেই আটকে থেকে যাবে। সাধারণ পরিবাহীতে কিন্তু ঐ তড়িৎ কিছুক্ষণের মধ্যেই লোপ পেয়ে যায়। ফলে, টারবাইন বা সোলার সেল থেকে বিদ্যুৎ উৎপাদন করে সংরক্ষণ করতেও অতিপরিবাহী খুবই উপযোগী হবে, কারণ এক্ষেত্রে উৎপন্ন বিদ্যুতের পরিমাণ খুব একটা বেশী হয় না। এরকম নানাবিধ গুণ অতিপরিবাহীর। কিন্তু, সমস্যা ঐ একই, খুব কম তাপমাত্রায় হচ্ছে। ওকে ঠাণ্ডা করতেই যা খরচা, তাতে পোষাবে না। অতএব শুরু হয়ে গেলো নানান পদার্থের ওপর পরীক্ষা। যত বেশী তাপমাত্রায় অতিপরিবাহী পাওয়া যায় তত ভাল।  

কিন্তু ঐ -২৬৯ ডিগ্রী সেন্টিগ্রেডের কাছে যেতেই দেখা গেলো তার রোধ হঠাৎ কমে গিয়ে প্রায় শূন্য হয়ে গেলো।   

জানা গেলো সিসাতেও একই জিনিস হয় -২৬৬ ডিগ্রী সেন্টিগ্রেডে। নায়োবিয়ামেও হল -২৬৪ ডিগ্রী সেন্টিগ্রেডে। অতিপরিবাহী তাপমাত্রা বাড়তে শুরু করল, কিন্তু আস্তে আস্তে। ইতিমধ্যে, অতিপরিবাহী নিয়ে একধিক ভিন্ন ভিন্ন পরীক্ষা শুরু হয়ে গেছে। অতিপরিবাহী মানেই তড়িৎ, আর তড়িতের কথা এলেই চলে আসে চুম্বক। দেখা গেলো, ঠিকঠাক ক্ষমতার চুম্বক কাছে আনলে তা অতিপরিবাহীকে বিকর্ষণ করে। আবিষ্কারকের নাম অনুসারে এটার নাম হল মাইসনার এফেক্ট। অতিপরিবাহীর বৈশিষ্ট্য নির্ধারণে আজও মাইসনার এফেক্ট একটি অত্যাবশ্যক সাধন।   

এবার ঘটল অতিপরিবাহীর জগতে একটা অতি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ। ১৯৪১ সালে আবিষ্কার হল যে নায়োবিয়াম নাইট্রাইডও অতিপরিবাহী, এবং তার অতিপরিবাহী তাপমাত্রা শুধু নায়োবিয়ামে থেকে প্রায় ১০ ডিগ্রী বেশী। তার মানে আর আর শুধু মৌল নিয়ে থেমে থাকা নয়, এবার শুরু যৌগের পালা। যদি A মৌল অতিপরিবাহী হয়, এবং যদি সঠিকভাবে অনুমানের মাধ্যমে, ওতে আরেকটি মৌল B মেশানো যায়, তবে নতুন অতিপরিবাহী পাওয়া যেতে পারে। আর কপাল যদি ভাল হয়, তো তার অতিপরিবাহী তাপমাত্রাও বেশী হতে পারে। কিন্তু, তার জন্যে তো জানতে হবে কোন B-টা বেছে নেবো? পৃথিবীতে তো প্রায় শতাধিক মৌল আছে। আর, এরও বা কি গ্যারেন্টি আছে যে A-এর সাথে শুধু B মেশালেই হবে? হয়ত, B, C দুই একসাথে মেশাতে হল। বা হয়তো, B, C, আর D। বা হয়তো, …    

অতএব ব্যাপারটাকে একটু তাত্বিক ভাবে জানতে হবে, যাতে অনুমানটা ভাল ভাবে করা যায়। আর এই কাজেই এগিয়ে এলেন বার্ডিন, কুপার, আর শিফার। ১৯৫৭তে তাঁরা গণনার মাধ্যমে দেখালেন কিভাবে একটি অতিপরিবাহী কাজ করে, ব্যখ্যা করলেন তার নানা গুণ। এঁরাও নোবেলও পেলেন। এরপর কেটে গেলো আরও বেশ কয়েক দশক। সবথেকে বেশী উষ্ণতায় যে অতিপরিবাহী পাওয়া গেলো তা প্রায় -২৫০ ডিগ্রী সেন্টিগ্রেড। এরপর, ১৯৮৭ সাল নাগাদ সব থেকে বড় যুগান্তকারী আবিষ্কারটি করলেন বেডনরৎজ আর মিউলার। একধাক্কায় প্রায় ১০ ডিগ্রী বেড়ে গেলো অতিপরিবাহীর তাপমাত্রা, যৌগের নাম ল্যান্থানাম বেরিয়াম কপার অক্সাইড। নোবেল প্রাইজ পকেটে। 

যৌগের নাম ল্যান্থানাম বেরিয়াম কপার অক্সাইড। 

দুবছর কাটল না, আর একটা বিরাট আবিষ্কার। দেখা গেল ল্যান্থানামকে পাল্টে ইট্রিয়াম দিলেই অতিপরিবাহী তাপমাত্রা বেড়ে দাঁড়াচ্ছে প্রায় -১৮০ ডিগ্রী সেন্টিগ্রেড। তার মানে হল আর তরল হিলিয়াম লাগবে না, এবার তো তরল নাইট্রোজেন দিয়েই কাজ চলে যাবে। আবহাওয়ায় নাইট্রোজেনের ছড়াছড়ি, তার ওপর আবার ঠাণ্ডা করতেও বেশী বেগ পেতে হয় না। আজকের বাজারে তরল নাইট্রোজেন দাম গরুর দুধের দামের সমান হবে। অতএব, শুরু হয়ে গেলো কিউপ্রেট (সোজা ভাষায় বললে, এমন যৌগ যাতে অ্যানায়নিক তামা আছে) অতিপরিবাহীর রমরমা। চলল হাজারো পরীক্ষা-নিরীক্ষা, এখনো চলছে। বর্তমানে সর্বাধিক পাওয়া কিউপ্রেট অতিপরিবাহীর  তাপমাত্রা হল মোটামুটি -১৩০ ডিগ্রী সেন্টিগ্রেড। এর মধ্যে চেষ্টা চলেছে বিভিন্ন অশুদ্ধি মিশিয়ে অতিপরিবাহী তাপমাত্রা বাড়ানোর। এমনকি কুপরিবাহীতেও অশুদ্ধি ঢুকিয়ে তাকে করে তোলা হয়েছে অতিপরিবাহী। এতে লাভও হয়েছে বিস্তর। এবিষয়ে গবেষণা আরও এগিয়ে চলছে। 

এই যে পথটা এতক্ষণ বাতলালাম, এটাই ছিল মোটামুটি অতিপরিবাহী পাওয়ার একমাত্র পথ। সবাই এই পথেই এগোচ্ছিল।  কিন্তু হঠাৎ করে, ২০১৪ – ১৫ সালে একদল চৈনিক ও একদল জার্মান গবেষক দেখতে পেলেন যে হাইড্রোজেন সালফাইডেও অতিপরিবাহী পাওয়া যাচ্ছে। এবং, বেশ বেশী তাপমাত্রায়। জার্মান দলের পর্যবেক্ষণ মতে সেই তাপমাত্রা মাত্র -৭০ ডিগ্রী সেন্টিগ্রেড। অসাধারণ! কিন্তু, একটা গ্যাঁড়াকল আছে। এই হাইড্রোজেন সালফাইডে চাপ দিতে হবে, তাও প্রায় ১৫৫ গিগাপাস্কাল। সহজ করে বুঝিয়ে দিচ্ছি। একটা মানুষ যত জোরে কামড়াতে পারে এটা তার প্রায় ১০০০০০ গুণ। একটা অতি বৃহৎ একটা চাপ। বায়ুমণ্ডলের চাপ এর কাছে নস্যি। সেটা মানুষের কামড়ের থেকেও আরও দশ গুণ কম। অতএব হিসেব মতো অতিপরিবাহী তৈরির একটা নতুন পথ পাওয়া গেলেও, এসে জুটল এই নতুন ‘চাপ।’ 

তাঁদের যৌগ অতিপরিবাহী তাপমাত্রা দিচ্ছে প্রায় +১৪ ডিগ্রী সেন্টিগ্রেড। একেবারে ঋণাত্বক ৭০ থেকে ধনাত্বক ১৪। 

এমতাবস্থায় ‘নেচারে’ এই নতুন লেখাটি প্রকাশিত হয়েছে। এখানেও সেই আগের মতোই পদ্ধতি ব্যাবহার করা হয়েছে। হাইড্রোজেন সালফাইডের সাথে মেশান হয়েছে মিথেন। অতিপরিবাহীর সব পরীক্ষা মোটামুটি এভাবেই করা হয়। একটি জানা অতিপরিবাহী নিয়ে নির্দিষ্ট অনুমানের মাধ্যমে তার সাথে মেশানো হয় অন্য কিছু, তারপর দেখা হয় তার অতিপরিবাহী তাপমাত্রায় কি পরিবর্তন এলো। এবারেও তাই করলেন মার্কিন এই গবেষক দল। দেখলেন আগের থেকেও বেশী চাপে, প্রায় ২৬৭ গিগাপাস্কালে, তাঁদের যৌগ অতিপরিবাহী তাপমাত্রা দিচ্ছে প্রায় +১৪ ডিগ্রী সেন্টিগ্রেড। একেবারে ঋণাত্বক ৭০ থেকে ধনাত্বক ১৪। তাপমাত্রার দিক থেকে বিরাট একটা লাফ!

চাপের দিক থেকেও তাই। ফলত, এই আবিষ্কার ব্যাবহারিক দিক থেকে মোটেই সেরকম কোন প্রভাব এখনই ফেলতে পারবে না। এই বিপুল পরিমাণ চাপ তৈরি করা এবং তাকে দীর্ঘ সময়ের জন্যে বজায় রাখার জন্যে সল্প খরচের কোন প্রযুক্তি এখনো আমাদের হাতে নেই, এবং অদূর  ভবিষ্যতে তা হওয়ার সম্ভবনাও কম। প্রযুক্তিগত ভাবে অসম্ভব, কিন্তু তাই বলে এই আবিষ্কারের কোন দাম নেই তা নয়। এনাদের দেখানো পথ অতিপরিবাহীর গবেষণায় একটা নতুন দিশা খুলে দিল। এখন আমাদের শুধু অতিপরিবাহী তাপমাত্রা বাড়াবার দিকে মন দিলে হবে না, কিভাবে এই বিপুল প্রযুক্ত চাপকে কমিয়ে বায়ুমণ্ডলের চাপের কাছাকাছি আনা যায়, সেই দিকে গবেষণা এগিয়ে নিয়ে যেতে হবে। 

আরও একটা অতি সাম্প্রতিক আবিষ্কৃত অতিপরিবাহী পাওয়ার পথের কথা বলি। পেন্সিলের সিসে গ্রাফাইট থাকে জানেন তো? যখন লেখেন তখন সেই গ্রাফাইটের স্তর পেন্সিল থেকে পাতায় আটকে যায়। এই স্তরগুলো থেকে একটা স্তরকে আলাদা করতে পারলে, তাকে বলে গ্রাফিন। ২০১৮ সালে একদল মার্কিন বিজ্ঞানী দেখান যে এরকম দুটো গ্রাফিন স্তরকে নিয়ে, একটার উপর আরেকটাকে রেখে, তারপর একটাকে ধরে ১ ডিগ্রী মতো ঘুরিয়ে দিলেও পাওয়া যায় অতিপরিবাহী। এবিষয় নিয়েও এই মুহূর্তে বিপুল পরিমাণ গবেষণা চলছে।   

আগেই অতিপরিবাহীর ব্যবহার সম্পর্কে দু-এক কথা বলেছি। এবার সেটাই আরও একটু আগে নিয়ে গিয়ে শেষ করবো। অতিপরিবাহীর কিছু প্রযুক্তিগত ব্যবহার, যা সাম্প্রতিক কালে তৈরি হয়েছে বা তৈরি হচ্ছে। যেমন ধরুন, MRI যন্ত্র। এর জন্যে দরকার খুব উচ্চ এবং অভিন্ন চৌম্বকক্ষেত্র। সাধারণ তড়িৎচুম্বক ব্যবহার করাই যায়, কিন্তু তাতে উচ্চ চৌম্বকক্ষেত্র তৈরি করতে প্রয়োজন হবে বিপুল পরিমাণ বিদ্যুতের, কারণটা ঐ একই, পরিবাহী তারের রোধ। এবার যদি পরিবাহী তার অতিপরিবাহী হয়, তো কেল্লাফতে। অনেক কম খরচেই করে যাবে MRI। হচ্ছেও তাই। আবার ধরুন কলকাতা থেকে দিল্লি যাবেন, ট্রেনে। কতো সময় লাগে? কম করে ১ দিন। সেটাও কমে দাঁড়াবে মাত্র ৪ ঘণ্টা। Maglev নামে একধরনের ট্রেন চলে এসেছে যা এটা করতে সক্ষম। এতে চুম্বকের সাহায্যে ট্রেনটাকে হাওয়ায় ভাসিয়ে রাখা হয়। ফলে, রেলপাতের সাথে ঘর্ষণের কোন ব্যাপার থাকে না। আবার, ঐ চৌম্বকক্রিয়ার মাধ্যমেই ট্রেনটা এগিয়েও যায়। এ নিয়ে নয় পরে একদিন ভাল করে ব্যাখ্যা করা যাবে। তবে, মূল কথা হল এখানেও লাগে ঐ অতিপরিবাহী। কিন্তু, সমস্যা ঐ একটাই, অতিপরিবাহী ব্যাবহার করতে হলেই তাকে ঠাণ্ডা করতে হবে, নয় প্রচুর চাপ দিতে হবে। তাই, এখন চালেঞ্জ একটাই, একটা অতিপরিবাহী খুঁজে বের করা যা সাধারণ তাপমাত্রা ও চাপে কাজ করবে। সেই পথেই গবেষণা এগোচ্ছে। এবার শুধু অপেক্ষা।             

—————————–

~ কলমে এলেবেলে প্রত্যয় ~

এলেবেলের দলবল

► লেখা ভাল লাগলে অবশ্যই লাইক করুন, কমেন্ট করুন, আর সকলের সাথে শেয়ার করে সকলকে পড়ার সুযোগ করে দিন। 

► এলেবেলেকে ফলো করুন। 

One thought on “স্বাভাবিক তাপমাত্রায় অতিপরিবাহী: আসলে কি?

Leave a Reply

free hit counter
error

লেখা ভালো লেগে থাকলে দয়া করে শেয়ার করবেন।