କ୍ଵାଣ୍ଟମ ଯୁଗର ଅବଦାନ

ନିକୁଞ୍ଜ ବିହାରୀ ସାହୁ

ବିଂଶ ଶତାବ୍ଦୀର ପୂର୍ବରୁ ବୈଜ୍ଞାନିକମାନେ ଆତ୍ମସନ୍ତୋଷ ଲାଭ କରୁଥିଲେ ଯେ ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନ କ୍ଷେତ୍ରରେ ଅଧିକାଂଶ ଆବିଷ୍କାର ଘଟି ସାରିଛି ଏବଂ ଏହି ଦିଗନ୍ତରେ ଆଉ କିଛି ନୂତନ ସମ୍ଭାବନା ବାକି ନାହିଁ। ସେ ସମୟରେ ନିଉଟନଙ୍କ ପ୍ରଦତ୍ତ ପାରମ୍ପରିକ ବିଜ୍ଞାନର ପଦ୍ଧତି ଅନୁସରଣ ପୂର୍ବକ ଏକ ବିଲିଆର୍ଡ଼ ବଲର ଗତିରୁ ଆରମ୍ଭକରି ବିଶ୍ୱବ୍ରହ୍ମାଣ୍ଡରେ ଗ୍ରହ ଉପଗ୍ରହ ଏବଂ ଗାଲାକ୍ସି ମାନଙ୍କର ଗତି ବୁଝାଇ ହେଉଥିଲା। ସେ ସମୟରେ ବିଶ୍ୱାସ କରାଯାଉଥିଲା ଯେ ପ୍ରକୃତିରେ ଶକ୍ତି ଏକ ଅବିଛିନ୍ନ ପ୍ରବାହ, ଅର୍ଥାତ କୌଣସି ଉତ୍ତପ୍ତ ଵସ୍ତୁର ପରମାଣୁସବୁ ସମସ୍ତ ମୂଲ୍ୟର ଶକ୍ତି ଉତ୍ସର୍ଜନ କିମ୍ବା ଅବଶୋଷଣ କରିଥା’ନ୍ତି। ମାତ୍ର ଏ କ୍ଷେତ୍ରରେ ଏକ ବ୍ୟତିକ୍ରମ ଥିଲା ଏକ କୃଷ୍ଣବସ୍ତୁ (Blackbody)ର ବିକିରଣ।

କୃଷ୍ଣବସ୍ତୁର ବିକିରଣ

କୃଷ୍ଣବସ୍ତୁ ଏକ ଆଦର୍ଶ ବସ୍ତୁ ଯାହା ଆପତିତ ଶକ୍ତିର ସମସ୍ତ ବିକିରଣକୁ ଅବଶୋଷଣ କିମ୍ବା ଉତ୍ସର୍ଜନ କରିଥାଏ ଏବଂ ଉତ୍ସର୍ଜିତ ଶକ୍ତିର ପରିମାଣ କେବଳ ବସ୍ତୁର ତାପମାତ୍ରା ଉପରେ ନିର୍ଭର କରିଥାଏ। ପରେ, ବୈଜ୍ଞାନିକମାନେ କୌଣସି କୃଷ୍ଣବସ୍ତୁର ଉତ୍ସର୍ଜନ ନିମନ୍ତେ ତା’ର ଆବୃତ୍ତି ଅନୁସାରେ ଶକ୍ତିର ପରିମାଣକୁ ପରୀକ୍ଷା ମୂଳକ ଭାବେ ଅନୁଧ୍ୟାନ କରି ଲକ୍ଷ୍ୟକଲେ ଯେ , ନିମ୍ନ ଆବୃତ୍ତି ପରିସରରେ ଉତ୍ସର୍ଜିତ ଶକ୍ତି ଆବୃତ୍ତି ସହିତ ଧୀରେ ଧୀରେ ବୃଦ୍ଧି ପାଉଛି ଏବଂ ଉଚ୍ଚ ଆବୃତ୍ତିରେ ଉତ୍ସର୍ଜିତ ଶକ୍ତି ଅଚାନକ ହ୍ରାସ ପାଉଛି ।

ପାରମ୍ପରିକ ରାଲେ-ଜିନ୍ସଙ୍କ ନିୟମ ଅନୁ୍ସାରେ , ବିକିରଣର ଆବୃତ୍ତି ବଢିଲେ ଉତ୍ସର୍ଜିତ ଶକ୍ତିର ପରିମାଣ ତଦନୁସାରେ ବଢିଥାଏ। ଅର୍ଥାତ, ଅତିବାଇଗଣି ଭଳି ଅତି ଉଚ୍ଚ ଆବୃତ୍ତିରେ କୃଷ୍ଣବସ୍ତୁ ଅସୀମ ଶକ୍ତି ବିକିରଣ କରିବା କଥା, ମାତ୍ର ବାସ୍ତବକ୍ଷେତ୍ରରେ ସେପରି ହୁଏ ନାହିଁ। ଏହି ବ୍ୟତିକ୍ରମକୁ ‘ଅତିବାଇଗଣି ସଙ୍କଟ (Ultraviolet Catastrophe)’ ବୋଲି କୁହାଗଲା। ଏହି ସମସ୍ୟାର ସମାଧାନ ପାରମ୍ପରିକ ବିଜ୍ଞାନ ପକ୍ଷରେ ସମ୍ଭବପର ନଥିଲା।

ବିଜ୍ଞାନ ଜଗତ ଏହିପରି ଏକ ସଂକଟମୟ ପରିସ୍ଥିତି ଦେଇ ଗତି କରୁଥିବା ସମୟରେ 1900 ଖ୍ରୀଷ୍ଟାବ୍ଦରେ ଜଣେ ଜର୍ମାନୀ ବୈଜ୍ଞାନିକ ମାକ୍ସ ପ୍ଲାଙ୍କ ଏକ ନୂତନ ତତ୍ତ୍ୱ ଆବିଷ୍କାର କଲେ। ତା’ଙ୍କର ତତ୍ତ୍ୱ ଅନୁସାରେ ଶକ୍ତି ନିରବଛିନ୍ନ (Continuous) ପ୍ରବାହ ପରିବର୍ତ୍ତେ କ୍ଷୁଦ୍ରାତିକ୍ଷୁଦ୍ର ଅନେକ ପ୍ୟାକେଟ ଵା ମୁଣାର ବିଛିନ୍ନ (Discrete) ସମାହାର। ସେହି ମୁଣାକୁ ‘କ୍ଵାଣ୍ଟମ’ ବୋଲି କୁହାଗଲା। ଏହି ତତ୍ତ୍ୱ ଅନୁସାରେ ପଦାର୍ଥର ପରମାଣୁ ସମସ୍ତ ମୂଲ୍ୟର ଶକ୍ତି ଉତ୍ସର୍ଜନ କିମ୍ବା ଅବଶୋଷଣ ନକରି କେବଳ କେତକ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ମୂଲ୍ୟର ଶକ୍ତି ବିନିମୟ କରିଥାଏ। ତା’ଙ୍କର ଏହି ନୂତନ ତତ୍ତ୍ୱ ସେତେବେଳେ ବିଜ୍ଞାନ ଜଗତରେ ଚହଳ ସୃଷ୍ଟି କରିଥିଲା। ମାତ୍ର ଏହି ତତ୍ତ୍ୱର ପ୍ରୟୋଗ ଦ୍ୱାରା କୌଣସି କୃଷ୍ଣବସ୍ତୁର ଆବୃତ୍ତି ଅନୁସାରେ ଉତ୍ସର୍ଜିତ ଶକ୍ତିର ପରିମାଣକୁ ସଠିକ ରୂପେ ବୁଝାଇ ହେଲା। ଏହି ନୂତନ ତତ୍ତ୍ୱକୁ ‘କ୍ଵାଣ୍ଟମ ତତ୍ତ୍ୱ (Quantum theory)’ ବୋଲି କୁହାଗଲା। ପ୍ଳାଙ୍କଙ୍କର ଏହି ମହତ୍ତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ଅବଦାନ ପାଇଁ ତା’ଙ୍କୁ ‘କ୍ଵାଣ୍ଟମ ତତ୍ତ୍ୱର ଜନକ’ ବୋଲି କୁହାଗଲା।

ପରମାଣୁର ଗଠନରେ କ୍ଵାଣ୍ଟମ ତତ୍ତ୍ୱର ପ୍ରୟୋଗ

1913 ମସିହାରେ ଡେନମାର୍କର ପଦାର୍ଥବିଜ୍ଞାନୀ ନେଲସ ବୋ’ର ଏହି କ୍ଵାଣ୍ଟମ ତତ୍ତ୍ୱ୍ୱର ପ୍ରୟୋଗ କରି ହାଇଡ୍ରୋଜେନ ପରମାଣୁର ବର୍ଣାଳୀକୁ ସଫଳତାର ସହ ବୁଝାଇବା ସହିତ ପରମାଣୁର ଗଠନ ସମ୍ପର୍କରେ ଏକ ନୂତନ ମତବାଦ ଉପସ୍ଥାପନା କଲେ। ପରମାଣୁର ଗଠନ ସମ୍ପର୍କରେ ପୂର୍ବରୁ ପ୍ରଚଳିତ ମତବାଦ ପରମାଣୁର ସ୍ଥାୟିତ୍ୱ ବୁଝାଇବା ନିମନ୍ତ ଅସମର୍ଥ ଥିଲା। ବୋ’ର ପାରମ୍ପରିକ ବିଜ୍ଞାନ ସହିତ କ୍ଵାଣ୍ଟମ ତତ୍ତ୍ୱର ମିଶ୍ରଣ କରି ଏକ ନୂତନ ମତବାଦ ପ୍ରଣୟନ କଲେ ଯାହା ପରମାଣୁର ସ୍ଥାୟିତ୍ୱ ଏବଂ ହାଇଡ୍ରୋଜେନ ଭଳି ପରମାଣୁର ବର୍ଣ୍ଣାଳୀ ସଫଳତାର ସହ ବୁଝାଇ ପାରିଲା। ଏହା କ୍ଵାଣ୍ଟମ ତତ୍ତ୍ୱର ଅନ୍ୟ ଏକ ବଡ ସଫଳତା ଥିଲା। ବୋ’ର ମତପୋଷଣ କରିଥିଲେ ଯେ, ପରମାଣୁର ନିଉକ୍ଲିୟସ ଚାରିପଟେ ଘୁରୁଥିବା ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ ସମସ୍ତ କକ୍ଷପଥ ଗ୍ରହଣ କରି ପାରିବ ନାହିଁ। ତାହା କେଵଳ ସେହି କକ୍ଷ ଗ୍ରହଣ କରି ପାରିବ ଯେଉଁଠି ତା’ର ସମୁଦାୟ ଶକ୍ତିର ପରିମାଣ ସ୍ଥିର ରହିଥାଏ। ସେଥିପାଇଁ ସେ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନର କୌଣୀୟ ସଂବେଗ (Angular Momentum) ପାଇଁ ସମସ୍ତ ମୂଲ୍ୟ ଗ୍ରହଣ ପରିବର୍ତ୍ତେ କିଛି ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ମୂଲ୍ୟର ପ୍ରସ୍ତାବନା କଲେ।

ପ୍ରକାଶ-ବୈଦ୍ୟୁତିକ ପ୍ରଭାବ

ବୈଜ୍ଞାନିକ ଅଇନିଷ୍ଟାଇନ କ୍ଵାଣ୍ଟମ ତତ୍ତ୍ଵକୁ ଆଉ ପାଦେ ଆଗେଇ ନେଇ ଏହାକୁ ପ୍ରକାଶ କିମ୍ବା ଆଲୋକ କ୍ଷେତ୍ରରେ ପ୍ରୟୋଗ କଲେ। ପୂର୍ବରୁ ବିଶ୍ୱାସ କରା ଯାଉଥିଲା ଯେ, ଆଲୋକ ଏକ ତରଙ୍ଗ ଏବଂ ଏହା ଶକ୍ତିର ଏକ ଅବିଛିନ୍ନ ପ୍ରବାହ। ମାତ୍ର ଆଲୋକର ଏହି ଧର୍ମ ବ୍ୟବହାର କରି ପ୍ରକାଶ-ବୈଦ୍ୟୁତିକ ପ୍ରଭାବ (Photo-electric effect) ସମ୍ପର୍କୀୟ ପରୀକ୍ଷାର ଫଳାଫଳକୁ ବୁଝାଇବା ସମ୍ଭବ ହେଲା ନାହିଁ। କେତେକ ପଦାର୍ଥ ଉପରେ ଆଲୋକ ପଡିଲେ ସେଥିରୁ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ ସ୍ୱତଃ ନିର୍ଗତ ହୁଏ ଯାହାକୁ ପ୍ରକାଶ-ବୈଦ୍ୟୁତିକ ପ୍ରଭାବ କହନ୍ତି।

ପାରମ୍ପରିକ ବିଜ୍ଞାନ ଏହି ପ୍ରକାଶ-ବୈଦ୍ୟୁତିକ ପ୍ରଭାବ ସମ୍ପର୍କୀୟ ମୁଖ୍ୟତଃ ତିନୋଟି ପ୍ରସଙ୍ଗ ଯଥା ଦ୍ୱାରଦେଶୀୟ ଆବୃତ୍ତି (Threshold frequency), ତତ୍କାଳିକ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ ଉତ୍ସର୍ଜନ (Instant emission) ପ୍ରକ୍ରିୟା, ଉତ୍ସର୍ଜିତ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନଗୁଡିକର ଗତିଜ ଶକ୍ତିର ଆପତିତ ଆଲୋକରଶ୍ମିର ତୀବ୍ରତା ପରିବର୍ତ୍ତେ ଆବୃତ୍ତି ଉପରେ ନିର୍ଭରଶୀଳତା ଇତ୍ୟାଦି ବୁଝାଇ ପାରିଲା ନାହିଁ। ଏହି ସଂକଟକୁ ଦୂର କରିଵା ପାଇଁ ଅଇନିଷ୍ଟାଇନ ମତ ଦେଲେ ଯେ, ଆଲୋକ ଶକ୍ତିର ଏକ ଅବିଛିନ୍ନ ପ୍ରବାହ ପରିବର୍ତ୍ତେ ଅନେକ ଶକ୍ତିମନ୍ତ ବସ୍ତୁତ୍ୱ ବିହୀନ କଣିକା ‘ଫୋଟନ’ର ସମାହାର ଯାହା ଆଲୋକ ବେଗରେ ଗତି କରିଥା’ନ୍ତି। ସେ ଏହି ତତ୍ତ୍ୱ ପ୍ରୟୋଗ କରି ପ୍ରକାଶ-ବୈଦ୍ୟୁତିକ ପ୍ରଭାବ ସମ୍ପର୍କୀୟ ପର୍ଯ୍ୟବେକ୍ଷଣ ର ଫଳାଫଳକୁ ସଠିକ ରୂପେ ବୁଝାଇ ପାରିଲେ। ଆଇନିଷ୍ଟାଇନଙ୍କ ପ୍ରକାଶ- ବୈଦ୍ୟୁତିକ ପ୍ରଭାବ ସମ୍ପର୍କୀୟ ଏହି ଯୁଗାନ୍ତକାରୀ ମତବାଦ ପାଇଁ ତା’ଙ୍କୁ 1922 ମସିହାରେ ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନ କ୍ଷେତ୍ରରେ ନୋବେଲ ପୁରସ୍କାର ପ୍ରଦାନ କରାଗଲା।

ଏଇ ବର୍ଷ (2025) ତିନି ଜଣ ଆମେରିକୀୟ ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନୀ ନିଜର କ୍ଵାଣ୍ଟମ ତତ୍ତ୍ୱ ସମ୍ବନ୍ଧୀୟ ଆବିଷ୍କାର ନିମନ୍ତେ ନୋବେଲ ପୁରସ୍କାର ଲାଭ କରିଛନ୍ତି। ସେ ପଦାର୍ଥବିଜ୍ଞାନୀମାନେ ହେଲେ : ଜନ କ୍ଳାର୍କ (John Clarke), ମାଇକେଲ ଏଚ. ଡେଭୋରେଟ (Michel H. Devoret) ଏବଂ ଜନ ମାର୍ଟିନିସ (John Martinis) । ସେମାନେ ଏକ ବୈଦ୍ୟୁତିକ ପରିପଥରେ ଶକ୍ତିର କ୍ଵାଣ୍ଟମକରଣ (Quantization) ପ୍ରକ୍ରିୟା ତଥା ସ୍ଥୂଳ (Macro) ପରିସ୍ଥିତିରେ କ୍ଵାଣ୍ଟମ ଯାନ୍ତ୍ରିକୀ ଟନେଲିଙ୍ଗ (Quantum Mechanical Tunnelling) ପ୍ରଭାବ ଆବିଷ୍କାର ପାଇଁ ଏହି ନୋବେଲ ପୁରସ୍କାର ବିଜେତା ହୋଇଛନ୍ତି ।

ଏହିପରି ଭାବରେ କ୍ଵାଣ୍ଟମ ଯୁଗର ସୂତ୍ରପାତ ହୁଏ। ଏହି କ୍ଵାଣ୍ଟମ ତତ୍ତ୍ୱକୁ ଭିତ୍ତିକରି ଆଧୁନିକ ଯୁଗର ଅନେକ ଉପକରଣ ଯଥା ଲେଜର, ଟ୍ରାନଜିଷ୍ଟର, ଏଲ.ଇ.ଡି., ଶରୀର ଅଭ୍ୟନ୍ତର ଟିସୁର ଫଟୋଚିତ୍ର ଉତ୍ତୋଳନ ନିମନ୍ତେ ବ୍ୟବହୃତ MRI ଯନ୍ତ୍ର, କ୍ଵାଣ୍ଟମ କମ୍ପୁଟର, ସୁକ୍ଷ୍ମ ଅଣୁଜୀବଙ୍କ ସ୍ପଷ୍ଟ ଦର୍ଶନ ପାଇଁ ବ୍ୟବହୃତ ସ୍କାନିଙ୍ଗ ଟନେଲିଙ୍ଗ ମାଇକ୍ରୋସ୍କାପ ଇତ୍ୟାଦି ବିକଶିତ କରାଯାଇ ପାରିଲା । ମାନବ ସମାଜକୁ କ୍ଵାଣ୍ଟମ ତତ୍ତ୍ୱର ଏହି ବିପୁଳ ଅବଦାନକୁ ସ୍ମରଣୀୟ କରିବା ପାଇଁ ଏହି ବର୍ଷ 2025 ମସିହାକୁ ‘ଆନ୍ତର୍ଜାତୀୟ କ୍ଵାଣ୍ଟମ ବିଜ୍ଞାନ ଓ ପ୍ରଯୁକ୍ତି ବର୍ଷ’ ବୋଲି ଘୋଷଣା କରା ଯାଇଛି।

ନିକୁଞ୍ଜ ବିହାରୀ ସାହୁ

ଏଜୁକେଶନ୍ ଅଫିସର

ଆଞ୍ଚଳିକ ବିଜ୍ଞାନ କେନ୍ଦ୍ର

ଭୁବନେଶ୍ୱର

ଫୋନ୍ : 8018708858