সুপারকন্ডাক্টিভিটি ব্রেকথ্রু: পেয়ারড ইলেক্ট্রনের মধ্যে স্পিন পারস্পরিক সম্পর্ক প্রথমবারের মতো প্রদর্শিত হয়েছে

br>

পদার্থবিদরা প্রথমবারের মতো পরীক্ষামূলকভাবে প্রমাণ করেছেন যে একটি সুপারকন্ডাক্টর থেকে ইলেক্ট্রনের একটি জটলা জোড়ার দুটি ঘূর্ণনের মধ্যে একটি নেতিবাচক সম্পর্ক রয়েছে। ক্রেডিট: পদার্থবিদ্যা বিভাগ, বাসেল বিশ্ববিদ্যালয়, সিক্সেল

প্রথমবারের মতো, পদার্থবিদরা পরীক্ষামূলকভাবে প্রমাণ করেছেন যে একটি সুপারকন্ডাক্টর থেকে ইলেকট্রনের একটি জটলা জোড়ার দুটি ঘূর্ণনের মধ্যে একটি নেতিবাচক সম্পর্ক রয়েছে। তাদের গবেষণার জন্য, গবেষকরা ন্যানোম্যাগনেট এবং কোয়ান্টাম ডট দিয়ে তৈরি স্পিন ফিল্টার ব্যবহার করেছিলেন.

কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞানের কিছু ঘটনা, যেমন দুটি কণার মধ্যে জটলা, দৈনন্দিন অভিজ্ঞতার সাথে মিলিত হওয়া কঠিন। যদি আটকানো হয়, তবে দুটি কণার নির্দিষ্ট বৈশিষ্ট্যগুলি ঘনিষ্ঠভাবে সংযুক্ত থাকে, এমনকি খুব দূরে থাকা সত্ত্বেও। এই অদ্ভুত আচরণের কারণেই আলবার্ট আইনস্টাইন জটকে “দূরত্বে ভুতুড়ে ক্রিয়া” হিসাবে বর্ণনা করেছিলেন। যদিও এটি অদ্ভুত, এটি একটি গুরুত্বপূর্ণ ঘটনা। বস্তুত, আলোক কণার (ফোটন) মধ্যে এনট্যাঙ্গলমেন্ট নিয়ে গবেষণার জন্য এ বছর পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরস্কার দেওয়া হয়েছে।

দুটি ইলেকট্রনও জড়ো হতে পারে – উদাহরণস্বরূপ তাদের স্পিনগুলিতে। একটি সুপারকন্ডাক্টরে, ইলেকট্রনগুলি তথাকথিত কুপার জোড়া তৈরি করে যা ক্ষতিহীন বৈদ্যুতিক স্রোতের জন্য দায়ী এবং যার মধ্যে পৃথক স্পিনগুলি আটকে থাকে।

বেশ কয়েক বছর ধরে, সুইস ন্যানোসায়েন্স ইনস্টিটিউট এবং বাসেল বিশ্ববিদ্যালয়ের পদার্থবিদ্যা বিভাগের গবেষকরা একটি সুপারকন্ডাক্টর থেকে ইলেক্ট্রন জোড়া বের করতে এবং দুটি ইলেকট্রনকে স্থানিকভাবে আলাদা করতে সক্ষম হয়েছেন। এটি দুটি কোয়ান্টাম বিন্দুর মাধ্যমে অর্জন করা হয় – সমান্তরালভাবে সংযুক্ত ন্যানোইলেক্ট্রনিক কাঠামো, যার প্রতিটি শুধুমাত্র একক ইলেকট্রনকে পাস করতে দেয়।

সমান্তরাল স্পিন ফিল্টার

ইলেকট্রনগুলি একটি (প্রচলিত) সুপারকন্ডাক্টর (এস) শুধুমাত্র জোড়া হিসাবে এবং শুধুমাত্র বিপরীত ঘূর্ণনগুলির সাথে (তীর উপরে বা নীচে, লাল বা নীল) ছেড়ে যায়। সমান্তরাল স্পিন ফিল্টার (এখানে স্পিন ডাউন (নীল)) দ্বারা একই ধরনের ঘূর্ণনের জন্য উভয় ইলেকট্রন পথ অবরুদ্ধ করা হলে, স্পিন আপ (লাল) সহ একটি একক ইলেক্ট্রন নীতিগতভাবে প্রস্থান করতে পারে, কিন্তু সুপারকন্ডাক্টর থেকে জোড়া ইলেকট্রনগুলি ব্লক করা হয়, যা আদর্শভাবে উভয় বৈদ্যুতিক স্রোত দমন করে। ক্রেডিট: পদার্থবিদ্যা বিভাগ, বাসেল বিশ্ববিদ্যালয়, সিক্সেল

কুপার জোড়া থেকে বিপরীত ইলেকট্রন ঘূর্ণন

প্রফেসর ড. ক্রিশ্চিয়ান শোনেনবার্গার এবং ড. আন্দ্রেয়াস বামগার্টনারের দল, ইস্টিটুটো ন্যানোসিয়েঞ্জ-সিএনআর এবং পিসার স্কুওলা নরমাল সুপিরিওর প্রফেসর ডক্টর লুসিয়া সোর্বার নেতৃত্বে গবেষকদের সহযোগিতায় এখন পরীক্ষামূলকভাবে প্রদর্শন করতে সক্ষম হয়েছে যা দীর্ঘদিন ধরে চলছে। তাত্ত্বিকভাবে প্রত্যাশিত: একটি সুপারকন্ডাক্টর থেকে ইলেকট্রন সবসময় বিপরীত ঘূর্ণনের সাথে জোড়ায় আবির্ভূত হয়। তারা তাদের ফলাফলগুলি আজ (23 নভেম্বর) বৈজ্ঞানিক জার্নালে রিপোর্ট করেছে প্রকৃতি.

একটি উদ্ভাবনী পরীক্ষামূলক সেটআপ ব্যবহার করে, পদার্থবিদরা পরিমাপ করতে সক্ষম হন যে একটি ইলেক্ট্রনের স্পিন উপরের দিকে নির্দেশ করে যখন অন্যটি নীচের দিকে নির্দেশ করে এবং এর বিপরীতে। “আমরা এইভাবে পরীক্ষামূলকভাবে জোড়া ইলেকট্রনের ঘূর্ণনের মধ্যে একটি নেতিবাচক সম্পর্ক প্রমাণ করেছি,” প্রকল্পের নেতা আন্দ্রেয়াস বামগার্টনার ব্যাখ্যা করেছেন।

গবেষকরা তাদের গবেষণাগারে তৈরি একটি স্পিন ফিল্টার ব্যবহার করে এটি অর্জন করেছেন। ক্ষুদ্র চুম্বক ব্যবহার করে, তারা দুটি কোয়ান্টাম বিন্দুর প্রতিটিতে পৃথকভাবে সামঞ্জস্যযোগ্য চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করেছে যা কুপার পেয়ার ইলেকট্রনকে আলাদা করে। যেহেতু স্পিনটি একটি ইলেক্ট্রনের চৌম্বকীয় মুহূর্তও নির্ধারণ করে, তাই একটি সময়ে শুধুমাত্র একটি নির্দিষ্ট ধরনের স্পিন অনুমোদিত হয়।

সমান্তরাল স্পিন ফিল্টার

সমান্তরাল স্পিন ফিল্টারগুলির বিপরীতে, সমান্তরাল স্পিন ফিল্টারগুলির জন্য ইলেকট্রন জোড়াগুলিকে সুপারকন্ডাক্টর থেকে প্রস্থান করার অনুমতি দেওয়া হয়, যা উভয় পাথে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত বৈদ্যুতিক স্রোত হিসাবে সনাক্ত করা যেতে পারে। ক্রেডিট: পদার্থবিদ্যা বিভাগ, বাসেল বিশ্ববিদ্যালয়, সিক্সেল

“আমরা উভয় কোয়ান্টাম বিন্দু সামঞ্জস্য করতে পারি যাতে প্রধানত একটি নির্দিষ্ট স্পিন সহ ইলেকট্রনগুলি তাদের মধ্য দিয়ে যায়,” প্রথম লেখক ডঃ অরুণাভ বোর্দোলোই ব্যাখ্যা করেন। “উদাহরণস্বরূপ, স্পিন আপ সহ একটি ইলেকট্রন একটি কোয়ান্টাম বিন্দুর মধ্য দিয়ে যায় এবং স্পিন ডাউন সহ একটি ইলেকট্রন অন্য কোয়ান্টাম বিন্দুর মধ্য দিয়ে যায়, বা এর বিপরীতে। যদি উভয় কোয়ান্টাম বিন্দু শুধুমাত্র একই স্পিন অতিক্রম করতে সেট করা হয়, তবে উভয় কোয়ান্টাম বিন্দুতে বৈদ্যুতিক প্রবাহ কমে যায়, যদিও একটি পৃথক ইলেক্ট্রন একটি একক কোয়ান্টাম বিন্দুর মধ্য দিয়ে যেতে পারে।”

“এই পদ্ধতির মাধ্যমে, আমরা প্রথমবারের মতো একটি সুপারকন্ডাক্টর থেকে ইলেক্ট্রন স্পিনগুলির মধ্যে এই ধরনের নেতিবাচক সম্পর্ক সনাক্ত করতে সক্ষম হয়েছি,” আন্দ্রেয়াস বামগার্টনার উপসংহারে বলেছেন। “আমাদের পরীক্ষাগুলি একটি প্রথম পদক্ষেপ, কিন্তু এখনও আটকানো ইলেক্ট্রন স্পিনগুলির একটি নির্দিষ্ট প্রমাণ নয়, যেহেতু আমরা স্পিন ফিল্টারগুলির অভিযোজন নির্বিচারে সেট করতে পারি না – তবে আমরা এটি নিয়ে কাজ করছি।”

গবেষণাটি, যা সম্প্রতি প্রকাশিত হয়েছে প্রকৃতি, কোয়ান্টাম যান্ত্রিক ঘটনাগুলির আরও পরীক্ষামূলক তদন্তের দিকে একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ হিসাবে বিবেচিত হয়, যেমন কঠিন পদার্থে কণার জট, যা কোয়ান্টাম কম্পিউটারের একটি মূল উপাদানও।

রেফারেন্স: “স্পিন ক্রস-কোরিলেশন এক্সপেরিমেন্টস ইন অ্যান ইলেকট্রন এন্ট্যাংলার” 23 নভেম্বর 2022, প্রকৃতি.
DOI: 10.1038/s41586-022-05436-z



Supply hyperlink

Leave a Comment