পদার্থের পরিবাহীতা এবং অতিপরিবাহীতা

ধাতু হল বিদ্যুতের পরিবাহী । সাধারণত ধাতব পদার্থের মধ্যে বিদ্যুতের প্রবাহ বজায় রাখতে গেলে ক্রমাগত শক্তির যোগান দিয়ে যেতে হয় । অর্থাৎ এর মধ্য দিয়ে ইলেকট্রনকে সঞ্চালন করার জন্য বিদ্যুৎবাহী তারের দুই প্রান্তে বিভব প্রয়োগ করতে হয় । এক্ষেত্রে পরিবাহির এক পাশ থেকে ইলেকট্রনকে ধাক্কা দিয়ে অন্য পাশ থেকে ইলেকট্রনকে আকর্ষণ করা হলে গতিপ্রাপ্ত ইলেক্ট্রনদের এই চলন থেকে বিদ্যুৎ প্রবাহের সৃষ্টি হয় । বিদ্যুতের একটি নির্দিষ্ট প্রবাহ বজায় রাখতে হলে ইলেক্ট্রনদের বাইরে থেকে কতখানি শক্তি যোগান দিয়ে যেতে হবে, তা নির্ভর করে ধাতুর রোধের ওপর । স্বল্প রোধের ধাতু দিয়ে তার বানালে এই শক্তি কম লাগে, খরচও বাঁচে ।

আগেই বলেছি, পরিবাহীদের রোধের অস্তিত্বের অন্যতম প্রধান কারণ হচ্ছে যে, ধাবমান ইলেক্ট্রনদের নিজেদের মধ্যে সংঘর্ষ ছাড়াও কঠিন পদার্থের ভেতর সারিবদ্ধ আয়নদের সাথে ক্রমাগত ধাক্কা । যত কমই হোক না কেন, একটু না একটু রোধ সবসময়ই উপস্থিত থাকবে । কারণ পারিপার্শ্বিক অণু-পরমাণুর বা আয়নের সাথে, এমনকি নিজেদের মধ্যেও, ইলেক্ট্রনদের কিছু না কিছু সংঘর্ষ ছাড়া ইলেকট্রন এক জায়গা থেকে অন্য যায়গায় যেতে পারেনা । তাপগতিবিদ্যার প্রথম ও দ্বিতীয় সূত্র এবং ধাতুর গঠনগত দিক থেকে এরকম ধারণা করা ন্যায়সঙ্গত ।

কিন্তু গবেষণাগারের কিছু পরীক্ষানিরীক্ষা প্রায়শই যেমন নতুন চমক সৃষ্টি করে । এক্ষেত্রেও তাই হয়েছিল । ১৯১১ সালে ঘটে গেল এক যুগান্তকারী আবিষ্কার । নেদারল্যান্ডের লাইডেন বিশ্ববিদ্যালয়ের পদার্থবিদ হাইক কামারলিং ওনেস গবেষণা করছিলেন বিশেষ কিছু ধাতুর বিদ্যুৎ সঞ্চালন ক্ষমতা নিয়ে । তিনি লক্ষ্য করলেন, খুব ঠাণ্ডা অবস্থায়(৪ কেলভিন বা -২৬৯ ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায়) কঠিন আকারের পারদের মধ্যে বিদ্যুৎ প্রবাহ চলে শূন্য রোধে । যেন পদার্থের ভেতর ইলেক্ট্রনের সাথে পার্শ্ববর্তী অণু, পরমাণু, আয়ন বা ইলেকট্রন যা কিছু আছে তাদের বিন্দুমাত্র কোন ঘর্ষণ বা ক্রিয়া-প্রতিক্রিয়ার অস্তিত্ব নেই । কঠিন পারদ তখন পরিবাহী ছাড়িয়ে পরিণত হয়েছে বিদ্যুতের অতিপরিবাহীতে । ধাতুর এই নতুন দশার নাম দেওয়া হল সুপারকন্ডাক্টার বা অতিপরিবাহী ।

ধাতুর মধ্যে ইলেকট্রনদের এমন শুন্য বাঁধায় প্রবাহ কিভাবে সম্ভব হল ? প্রায় চার দশক পর এর একটি সুষ্ঠু ব্যাখ্যা পাওয়া যায় ।

সুপারকন্ডাক্টিভিটী ব্যাখ্যা করার জন্য ইলেক্ট্রনের ধর্ম নিয়ে যে ধারণা থাকা প্রয়োজন, সেগুলা তখনও অজানাই ছিল । সেগুলো এসেছে পরের যুগে, কোয়ান্টাম তত্ত্ব আবিষ্কার হওয়ার পরে ।

জিওন আহমেদ