আয়নার মাঝে অণু আটকালে এখানে কিছুই বদলায় না

সাধারণ সৌরকোষ প্রতিটি ফোটনের শক্তির একটি অংশ তাপ হিসেবে নষ্ট করে। এই সীমা এড়ানোর একটি প্রস্তাবিত উপায় হলো সিঙ্গলেট বিভাজন: কিছু জৈব পদার্থে আলো দিয়ে তৈরি একটি উত্তেজনা (একটি “সিঙ্গলেট”) কম শক্তির দুটি উত্তেজনায় (“ট্রিপলেট”) ভাগ হয়ে যায়। দুটিকেই কাজে লাগানো গেলে একটি ফোটন একটির বদলে দুটি আধান দেয়।

গবেষণাপত্র অনুযায়ী মুশকিল হলো, বিভাজন অণুগুলোর গঠন ও সজ্জার প্রতি খুব সংবেদনশীল, যা অনুকূল করতে প্রচুর রাসায়নিক খাটুনি লাগে।

আলো আর পদার্থ মেশানো

একটি আকর্ষণীয় সংক্ষিপ্ত পথ হলো অণু নয়, বরং তাদের আলোক-পরিবেশ বদলানো। কাছাকাছি রাখা দুটি আয়নার মাঝে একটি পাতলা স্তর রাখলে ভেতরে আটকে থাকা আলো অণুগুলোর সঙ্গে এত জোরালোভাবে যুগ্মিত হতে পারে যে তারা আলো–পদার্থের সংকর অবস্থা তৈরি করে, যাদের বলে পোলারিটন। তত্ত্বগতভাবে এরা রসায়ন না ছুঁয়েই বিভাজনের মতো প্রক্রিয়াকে দ্রুত, ধীর বা ভিন্নমুখী করতে পারে।

পরীক্ষার ফল পরস্পরবিরোধী ছিল। একটি অণু, TIPS-পেন্টাসিন, এ কোনো পরিবর্তন পাওয়া যায়নি। রুব্রিনের ক্ষেত্রে রুপোর আয়না ব্যবহার করা 2019 সালের একটি গবেষণা জানিয়েছিল যে বিভাজন দমিত হয়েছে। নতুন গবেষণাপত্রের লেখকেরা একটি সমস্যার দিকে আঙুল তোলেন: জানানো পরিবর্তনগুলো পিকোসেকেন্ড ধরে টিকেছিল, অথচ ক্ষয়িষ্ণু রুপোর আয়নার মাঝে আলো মাত্র প্রায় এক-দশমাংশ পিকোসেকেন্ড টেকে। আর আয়নাগুলো নিজেরাই পরীক্ষণ-আলোর ওপর ছাঁকনির মতো কাজ করে, এমন ত্রুটি (আর্টিফ্যাক্ট) তৈরি করে যা অণুর পরিবর্তনের মতো দেখাতে পারে।

যেখানে আয়না অন্ধ, সেখানে মাপা

Jenny Clark (শেফিল্ড বিশ্ববিদ্যালয়) এবং শেফিল্ড, অক্সফোর্ড, ওয়ারউইক ও বাথের সহকর্মীরা ডাইইলেকট্রিক আয়না দিয়ে গহ্বর তৈরি করেন, যা সিলিকা ও টাইটানিয়াম ডাইঅক্সাইডের স্তরের স্তূপ এবং দৃশ্যমান আলোয় জোরালোভাবে প্রতিফলন করে কিন্তু নিকট-অবলোহিত আলো পার হতে দেয়। এরপর তাঁরা বিভাজন অনুসরণ করেন নিকট-অবলোহিতে, প্রায় 1,200 ন্যানোমিটারে, আয়নার প্রতিফলিত পট্টির বাইরে, যেখানে গহ্বর সংকেতকে বিকৃত করতে পারে না। একটি খোলা স্তরে তাঁরা যাচাই করেন যে এই অবলোহিত সংকেত বিভাজনকে ঠিক দৃশ্যমান সংকেতের মতোই অনুসরণ করে।

তাঁরা তুলনা করেছেন:

• একটি নিম্নমানের গহ্বর, যেখানে আলো প্রায় 25 ফেমটোসেকেন্ড টেকে;
• একটি উচ্চমানের গহ্বর, যেখানে তা প্রায় 330 ফেমটোসেকেন্ড টেকে;
• বিভিন্ন শক্তিতে টিউন করা গহ্বর, +20 থেকে −110 মিলিইলেকট্রনভোল্ট, যা আগের প্রতিবেদনের পরিস্থিতি ঢেকে দেয়;
• একটি খোলা স্তর এবং কেবল নিচের আয়নাসহ একটি “খোলা গহ্বর”।

সব গহ্বরেই আলো আর অণু দৃঢ়ভাবে শক্তিশালী-যুগ্মন (strong coupling) অবস্থায় ছিল, প্রায় 100 মিলিইলেকট্রনভোল্ট বিভাজনসহ।

সর্বত্র একই বিভাজন

প্রতিটি ক্ষেত্রে বিভাজন চলেছে কার্যত অপরিবর্তিত। একই মডেল, একই হারে, খোলা গহ্বর আর দুটি শক্তিশালী-যুগ্মিত গহ্বরকে বর্ণনা করেছে: বিভাজনের প্রথম ধাপ তিনটিতেই ঘটেছে প্রতি ন্যানোসেকেন্ডে 130 হারে। টিউনিং বদলেও কোনো পার্থক্য হয়নি।

দলটি বর্ণালিতে ছোট পরিবর্তন ঠিকই দেখেছে, কিন্তু বিস্তারিত আলোকীয় সিমুলেশন সেগুলোকে আয়নায় ব্যতিচার-প্রভাব হিসেবে পুনরুৎপাদন করেছে, পরিবর্তিত আলোক-পদার্থবিদ্যা হিসেবে নয়। তৃতীয় একটি স্বাধীন কৌশল, সময়-বিভেদিত ইলেকট্রন প্যারাম্যাগনেটিক রেজোন্যান্স, আলোর বদলে চুম্বকত্বের মাধ্যমে ট্রিপলেটের স্পিন পরীক্ষা করে, এবং গহ্বরসহ ও গহ্বর ছাড়া একই ট্রিপলেট সংকেত দেখিয়েছে।

একটি খুঁটিনাটি দেখায়, ভুল পথে যাওয়া কত সহজ। গহ্বরে বিভাজন খোলা স্তরের চেয়ে প্রায় 20% দ্রুত ছিল, কিন্তু খোলা গহ্বরেও ঠিক ততটাই দ্রুত, যেখানে ওপরের আয়না নেই, শক্তিশালী যুগ্মনও নেই। লেখকেরা এর কারণ হিসেবে নিচের আয়নার টাইটানিয়াম ডাইঅক্সাইড স্তরের সংস্পর্শকে দায়ী করেন।

গহ্বর-রসায়নের জন্য এর অর্থ

লেখকেরা লেখেন, ফলাফলগুলো রুব্রিনে পোলারিটন-পরিবর্তিত বিভাজনের আগের প্রতিবেদনের ওপর “উল্লেখযোগ্য সন্দেহ সৃষ্টি করে”, এবং TIPS-পেন্টাসিন গবেষণার সঙ্গে একমত: অযুগ্মিত আণবিক অবস্থার বিশাল ভান্ডারই গতিবিদ্যাকে নিয়ন্ত্রণ করে। তাঁদের মতে, আগের পরিবর্তনগুলো সম্ভবত এসেছিল আলোকীয় ত্রুটি, পৃষ্ঠতলের প্রভাব বা দ্বিতীয়-ক্রমের প্রক্রিয়া থেকে, যেখানে উত্তেজনাগুলো একে অপরকে ধ্বংস করে, এবং গহ্বর-নিয়ন্ত্রিত রসায়নের যেকোনো ভবিষ্যৎ দাবিকে আগে এগুলো বাতিল করতে হবে। তাঁদের যুক্তি, আয়নার প্রতিফলন-পট্টির বাইরে পরীক্ষা করা তা করার একটি সহজ উপায়।