Weyl fermion সন্ধানে ইতিহাস: প্রিন্সটনের বাংলাদেশি পদার্থবিজ্ঞানী এম. জাহিদ হাসানের বৈপ্লবিক অবদান
Weyl fermion সন্ধানে ইতিহাস: প্রিন্সটনের বাংলাদেশি পদার্থবিজ্ঞানী এম. জাহিদ হাসানের বৈপ্লবিক অবদান
স্ট্যান্ডফার্স্ট
প্রিন্সটন বিশ্ববিদ্যালয়ের অধ্যাপক এম. জাহিদ হাসানের নেতৃত্বাধীন দল ২০১৫ সালে ট্যান্টালাম আর্সেনাইড স্ফটিকে Weyl fermion-এর মতো আচরণকারী কোয়াসিপার্টিকল ও তাদের স্বতন্ত্র ‘Fermi arc’ শনাক্ত করে। আধুনিক condensed-matter physics-এর ইতিহাসে এটি একটি মাইলফলক। তবে তাঁকে নোবেলের ‘আনুষ্ঠানিক প্রার্থী’ বলা কিংবা পুরস্কার নিশ্চিত ধরে নেওয়ার কোনো প্রামাণ্য ভিত্তি নেই।
মাহফুজ আহমেদ।আন্তর্জাতিক ডেস্ক রিপোর্ট
যুক্তরাষ্ট্রের প্রিন্সটন বিশ্ববিদ্যালয়ের একটি গবেষণাগারে ২০১৫ সালে যে পরীক্ষার ফল প্রকাশিত হয়েছিল, তার তাত্ত্বিক যাত্রা শুরু হয়েছিল ১৯২৯ সালে। জার্মান গণিতবিদ ও পদার্থবিজ্ঞানী হারমান ওয়াইল তখন এমন এক ভরহীন ফার্মিয়নের গাণিতিক ধারণা দিয়েছিলেন, যার অস্তিত্ব মৌলিক কণার জগতে দীর্ঘদিন অধরাই ছিল।
প্রায় ৮৫ বছর পর বাংলাদেশে জন্ম নেওয়া পদার্থবিজ্ঞানী এম. জাহিদ হাসানের নেতৃত্বাধীন আন্তর্জাতিক গবেষক দল ট্যান্টালাম আর্সেনাইড বা TaAs নামের একটি স্ফটিকে এমন ইলেকট্রনিক অবস্থা শনাক্ত করে, যেখানে ইলেকট্রনের সমষ্টিগত আচরণ ওয়াইলের প্রস্তাবিত কণার বৈশিষ্ট্য অনুকরণ করে। একই সঙ্গে তাঁরা পর্যবেক্ষণ করেন ‘topological Fermi arc’—Weyl semimetal শনাক্ত করার অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ পরীক্ষামূলক স্বাক্ষর।
গবেষণাটি ২০১৫ সালের আগস্টে মর্যাদাপূর্ণ সাময়িকী Science-এ প্রকাশিত হয়। এটি শুধু একটি নতুন ধরনের পদার্থ শনাক্ত করার ঘটনা ছিল না; বরং কণা-পদার্থবিজ্ঞানের একটি বিমূর্ত ধারণাকে কঠিন পদার্থের ভেতরে পরীক্ষামূলকভাবে দেখার নতুন পথ খুলে দেয়। Science-এর মূল গবেষণাপত্র
কে এই এম. জাহিদ হাসান
বাংলাদেশে জন্ম ও বেড়ে ওঠা এম. জাহিদ হাসান বর্তমানে প্রিন্সটন বিশ্ববিদ্যালয়ের Eugene Higgins Professor of Physics। বিশ্ববিদ্যালয়ের তথ্য অনুযায়ী, তিনি ২০০২ সালে স্ট্যানফোর্ড বিশ্ববিদ্যালয় থেকে পিএইচডি সম্পন্ন করেন এবং topological quantum matter গবেষণার অন্যতম প্রভাবশালী পরীক্ষামূলক পদার্থবিজ্ঞানী হিসেবে প্রতিষ্ঠা পান।
তাঁর গবেষণার পরিসরে রয়েছে topological insulator, Weyl semimetal, topological magnet, kagome material, quantum phase transition এবং বিভিন্ন ধরনের emergent quasiparticle। প্রিন্সটনের Laboratory for Topological Quantum Matter and Advanced Spectroscopy-এর প্রধান গবেষক হিসেবেও তিনি কাজ করছেন। প্রিন্সটন বিশ্ববিদ্যালয়ে তাঁর প্রোফাইল
জাহিদ হাসানের গবেষণা-জীবনের গুরুত্ব কেবল ২০১৫ সালের একটি আবিষ্কারে সীমাবদ্ধ নয়। তাঁর দল বহু বছর ধরে বিশেষ ধরনের স্পেকট্রোস্কোপি—বিশেষ করে angle-resolved photoemission spectroscopy বা ARPES—ব্যবহার করে কঠিন পদার্থে ইলেকট্রনের শক্তি, ভরবেগ ও স্পিনের আচরণ পর্যবেক্ষণ করছে।
Weyl fermion নিয়ে ঠিক কী আবিষ্কৃত হয়েছিল
জনপ্রিয় বর্ণনায় প্রায়ই বলা হয়, জাহিদ হাসানের দল “Weyl fermion কণা আবিষ্কার করেছে।” বক্তব্যটি সহজবোধ্য হলেও বৈজ্ঞানিকভাবে আরও সতর্ক ভাষা প্রয়োজন।
গবেষকেরা মহাশূন্যে কোনো মৌলিক Weyl particle আবিষ্কার করেননি। তাঁরা একটি স্ফটিকের ভেতরে ইলেকট্রনের সমষ্টিগত উত্তেজনা বা কোয়াসিপার্টিকল শনাক্ত করেন, যা ভরহীন Weyl fermion-এর গাণিতিক ও ভৌত বৈশিষ্ট্য অনুকরণ করে।
তাদের পরীক্ষায় ট্যান্টালাম আর্সেনাইডের পৃষ্ঠে Fermi arc এবং ভেতরের electronic band structure-এর মধ্যে প্রত্যাশিত সম্পর্ক দেখা যায়। এর মাধ্যমে পদার্থটিকে Weyl semimetal হিসেবে চিহ্নিত করার শক্তিশালী প্রমাণ পাওয়া যায়।
এ অর্জনকে আরও যথাযথভাবে বলা যায়: কঠিন পদার্থে emergent Weyl fermion quasiparticle এবং topological Fermi arc-এর পরীক্ষামূলক আবিষ্কার।
একই সময়ে অন্য গবেষক দলও ভিন্ন ব্যবস্থায় Weyl physics-এর প্রমাণ প্রকাশ করেছিল। এমআইটি ও চীনের ঝেজিয়াং বিশ্ববিদ্যালয়ের একটি দল photonic crystal-এ Weyl point পর্যবেক্ষণ করে; চীনা একাডেমি অব সায়েন্সেসের গবেষকেরাও কাছাকাছি সময়ে TaAs-এ সংশ্লিষ্ট ফল প্রকাশ করেন। তাই এটি ছিল আন্তর্জাতিকভাবে দ্রুত বিকাশমান একটি প্রতিযোগিতাপূর্ণ গবেষণাক্ষেত্র। তবে ইলেকট্রনিক Weyl semimetal ও Fermi arc-এর সরাসরি পরীক্ষামূলক প্রমাণ প্রতিষ্ঠায় হাসানের দলের কাজ অগ্রগণ্য হিসেবে স্বীকৃত। প্রিন্সটনের গবেষণা-বিবরণ
কেন আবিষ্কারটি এত গুরুত্বপূর্ণ
সাধারণ ধাতুতে ইলেকট্রন চলার সময় বিভিন্ন প্রতিবন্ধকতার মুখে পড়ে এবং শক্তির একটি অংশ তাপ হিসেবে নষ্ট হয়। Weyl semimetal-এ ইলেকট্রনের বিশেষ topological অবস্থা তুলনামূলক অস্বাভাবিক পরিবহন বৈশিষ্ট্য তৈরি করতে পারে।
এই গবেষণা ভবিষ্যতে কয়েকটি ক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ হতে পারে:
দ্রুতগতির ও কম শক্তি-ব্যয়ী ইলেকট্রনিকস
spintronics ও উন্নত সেন্সর
topological quantum device
নতুন ধরনের অপটিক্যাল ও চৌম্বক প্রযুক্তি
কোয়ান্টাম তথ্যপ্রযুক্তির উপযোগী পদার্থ অনুসন্ধান
তবে “এই আবিষ্কার সরাসরি কোয়ান্টাম কম্পিউটার তৈরি করে ফেলবে”—এমন দাবি অতিরঞ্জিত। মৌলিক আবিষ্কার থেকে ব্যবহারযোগ্য যন্ত্র তৈরিতে উপাদানের স্থিতিশীলতা, উৎপাদনপ্রক্রিয়া, তাপমাত্রা এবং নিয়ন্ত্রণযোগ্যতার মতো বহু বাধা অতিক্রম করতে হয়। জাহিদ হাসান নিজেও তাঁর গবেষণাকে প্রধানত discovery-driven হিসেবে বর্ণনা করেছেন। Mustafa Prize-এর বিজ্ঞানী পরিচিতি
আন্তর্জাতিক স্বীকৃতি
Weyl fermion নিয়ে তাঁর দলের কাজকে Physics World ২০১৫ সালের শীর্ষ দশ বৈজ্ঞানিক অগ্রগতির একটি হিসেবে নির্বাচন করেছিল।
যুক্তরাষ্ট্রের জ্বালানি বিভাগ তাঁকে ২০২০ সালের Ernest Orlando Lawrence Award প্রদান করে। পুরস্কারের আনুষ্ঠানিক বিবরণে বলা হয়, উন্নত spin- and angle-resolved photoemission spectroscopy ব্যবহার করে নতুন phase of matter এবং fermionic quasiparticle আবিষ্কারে তাঁর মৌলিক অবদানের জন্য এ সম্মান দেওয়া হয়েছে। যুক্তরাষ্ট্রের জ্বালানি বিভাগের ঘোষণা
২০২১ সালে তিনি মৌলিক বিজ্ঞানে Mustafa Prize লাভ করেন। তিনি American Academy of Arts and Sciences-এর নির্বাচিত সদস্য এবং বাংলাদেশ একাডেমি অব সায়েন্সেসের প্রবাসী ফেলো।
নোবেলের সম্ভাব্য প্রার্থী—দাবিটি কতটা সত্য
জাহিদ হাসানের গবেষণার গুরুত্ব বিবেচনায় তাঁকে নিয়ে বাংলাদেশি সংবাদমাধ্যম ও বিজ্ঞানমনস্ক মানুষের মধ্যে নোবেল পুরস্কারের প্রত্যাশা থাকা স্বাভাবিক। কিন্তু তাঁকে নোবেল পুরস্কারের “আনুষ্ঠানিক প্রার্থী”, “শর্টলিস্টে থাকা বিজ্ঞানী” কিংবা “নোবেলের দৌড়ে এগিয়ে থাকা গবেষক” বলা তথ্যগতভাবে সমর্থনযোগ্য নয়।
নোবেল কর্তৃপক্ষ সম্ভাব্য বিজয়ীদের কোনো প্রকাশ্য তালিকা দেয় না। পদার্থবিজ্ঞানের মনোনয়ন, মূল্যায়ন ও নির্বাচন-সংক্রান্ত নথি অন্তত ৫০ বছর গোপন থাকে। মনোনীত ব্যক্তি নিজেও আনুষ্ঠানিকভাবে তাৎক্ষণিকভাবে জানার সুযোগ পান না। নোবেল পুরস্কারের মনোনয়নবিধি
তাঁকে কোনো স্বীকৃত স্বাধীন পূর্বাভাসব্যবস্থা—যেমন Clarivate Citation Laureates—আনুষ্ঠানিকভাবে নোবেল-সম্ভাব্য বিজ্ঞানী হিসেবে নির্বাচন করেছে, এমন নির্ভরযোগ্য প্রমাণও এই প্রতিবেদনের অনুসন্ধানে পাওয়া যায়নি।
অতএব যথাযথ ভাষা হবে: জাহিদ হাসানের গবেষণা নোবেল-মানের স্বীকৃতির যোগ্য কি না, তা নিয়ে অনানুষ্ঠানিক আলোচনা ও প্রত্যাশা রয়েছে; কিন্তু তাঁর আনুষ্ঠানিক মনোনয়ন বা নোবেল কমিটির বিবেচনায় থাকার দাবি যাচাই করা সম্ভব নয়।
বাংলাদেশের জন্য তাঁর তাৎপর্য
জাহিদ হাসানের গল্পের শক্তি শুধু একটি আন্তর্জাতিক পুরস্কারের সম্ভাবনায় নয়। বাংলাদেশের শিক্ষাব্যবস্থা থেকে উঠে এসে বিশ্বের অন্যতম মর্যাদাপূর্ণ বিশ্ববিদ্যালয়ে মৌলিক বিজ্ঞানের অগ্রভাগে নেতৃত্ব দেওয়া নিজেই বিরল অর্জন।
বিজ্ঞান দীর্ঘমেয়াদি বিনিয়োগ দাবি করে—উন্নত গবেষণাগার, স্বাধীন চিন্তার পরিবেশ, আন্তর্জাতিক সহযোগিতা এবং ব্যর্থ হওয়ার সুযোগ। জাহিদ হাসানের সাফল্য দেখায়, বাংলাদেশের শিক্ষার্থীদের প্রতিভার ঘাটতি নেই; প্রয়োজন উপযুক্ত প্রতিষ্ঠান, গবেষণা-অর্থায়ন ও জ্ঞানচর্চার স্বাধীনতা।
তিনি ভবিষ্যতে নোবেল পুরস্কার পাবেন কি না, তার উত্তর এখন কারও জানা নেই। কিন্তু তাঁর গুরুত্ব বোঝার জন্য নোবেলের অনুমোদনের অপেক্ষাও প্রয়োজন নেই। Topological quantum matter এবং Weyl semimetal গবেষণার ইতিহাসে তাঁর নেতৃত্বাধীন দলের ২০১৫ সালের আবিষ্কার ইতোমধ্যেই স্থায়ী স্থান করে নিয়েছে।
যা নিশ্চিত, যা নিশ্চিত নয়
যা নিশ্চিত
এম. জাহিদ হাসান প্রিন্সটনের Eugene Higgins Professor of Physics।
তাঁর নেতৃত্বাধীন দল ২০১৫ সালে TaAs-এ emergent Weyl fermion ও Fermi arc-এর প্রমাণ প্রকাশ করে।
গবেষণাটি Science-এ প্রকাশিত এবং আন্তর্জাতিকভাবে বড় বৈজ্ঞানিক অগ্রগতি হিসেবে স্বীকৃত।
তিনি ২০২০ সালের Lawrence Award ও ২০২১ সালের Mustafa Prize পেয়েছেন।
যা নিশ্চিত নয়
তিনি নোবেল পুরস্কারের আনুষ্ঠানিক মনোনীত প্রার্থী কি না।
নোবেল কমিটির কোনো সংক্ষিপ্ত তালিকায় তাঁর নাম আছে কি না।
এই গবেষণা কবে বা আদৌ বাণিজ্যিক quantum-computing প্রযুক্তিতে রূপ নেবে।
#MZahidHasan #WeylFermion #QuantumPhysics #PrincetonUniversity #TopologicalMaterials #BangladeshiScientist #ScientificDiscovery #QuantumScience #PhysicsResearch #BangladeshPride
এখনও কোনো মন্তব্য নেই। আলোচনাটি শুরু করুন।