পদার্থবিজ্ঞানে ২০২৪ সালের নোবেল পুরস্কার ঘোষণা হবে আজ। যেকোনো ক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ যেসব গবেষণা বা আবিষ্কার নোবেল পায়নি, সেগুলো মোটামুটি প্রতিবারই সম্ভাব্য বিজয়ী হিসেবে আলোচিত হয়। তাই পদার্থবিজ্ঞানের গত বছরের তালিকার প্রায় সবাই আছেন আলোচনায়।
পদার্থবিজ্ঞানের অন্যান্য গুরুত্বপূর্ণ পুরস্কার, যেমন উলফ প্রাইজ, ব্রেকথ্রু প্রাইজ, ডিরাক মেডেল, নিউটন মেডেল ইত্যাদি পুরস্কারও ভবিষ্যৎ নোবেল বিজয়ী হওয়ার ভালো পূর্বাভাস দেয়। উদাহরণ হিসেবে বলা যায়, ১৯৭৮ থেকে ২০১০ সালের মধ্যে দেওয়া ২৬টি উলফ প্রাইজ বিজয়ীর ১৪ জনই পরে নোবেল পুরস্কার পেয়েছেন। আবার গবেষণাপত্রের সাইটেশন, এইচ-ইনডেক্স ইত্যাদিও কোন গবেষণাটি গুরুত্বপূর্ণ, তা বোঝার আরেকটি ভালো উপায়। তবে অনেক বছর দেখা যায়, আলোচনার বাইরে কোনো একটা পুরাতন গুরুত্বপূর্ণ আবিষ্কারকে নোবেল দেওয়া হয়েছে।
দুয়েক বছর বাদে একবার মহাবিশ্ব (জ্যোতির্বিজ্ঞান/কণা পদার্থবিজ্ঞান) তো অন্যবার আলো ও পদার্থ (লাইট-ম্যাটার)—এভাবে পুরস্কার দেওয়া হয়েছে। এই প্রবণতার বাইরে গিয়ে বহু বছর পরে ২০২১ সালে স্ট্যাটিস্টিক্যাল ফিজিকস বা পরিসংখ্যানগত পদার্থবিজ্ঞান থেকে নোবেল দেওয়া হয়েছিল। ২০২২ ও ২০২৩ সালে আবার যথাক্রমে কোয়ান্টাম মেকানিকস ও আলোকতত্ত্বের ওপর নোবেল পুরস্কার দেওয়া হয়েছে।
বার্তা সংস্থা এএফপি বলছে, এবার ‘ইনভিজিবিলিটি ক্লোক’, পরমাণু শক্তির মাইক্রোস্কোপ বা কোয়ান্টাম কম্পিউটিং—এ ধরনের কিছু বৈজ্ঞানিক সাফল্য থেকে এবার পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরস্কার বিজয়ী বেছে নেওয়া হতে পারে৷
ইসরায়েলি-ব্রিটিশ পদার্থবিদ ডেভিড ডয়েচ, অক্সফোর্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের অধ্যাপক এবং আমেরিকান গণিতবিদ পিটার শোর এ বছর সবচেয়ে বেশি আলোচিত।
নোবেল পুরস্কার পর্যবেক্ষক প্রতিষ্ঠান অ্যানালিটিক্স গ্রুপ ক্ল্যারিভেটের প্রধান ডেভিড পেন্ডলবেরি বলেন, ‘কোয়ান্টাম অ্যালগরিদম’ ও ‘কোয়ান্টাম কম্পিউটিং’য়ের ক্ষেত্রে বিশেষ অবদানের জন্য এই দুজনকে এবার নোবেল দেওয়া হতে পারে। এ দুই গবেষকের গবেষণাগত্র সর্বাধিক সাইটেশন বা উদ্ধৃতি পেয়েছে বলে জানান পেন্ডলবেরি।
কোয়ান্টাম কম্পিউটিং
গত দশক ও সামনের কয়েক দশকের জন্য সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ প্রযুক্তিগত আবিষ্কার হতে যাচ্ছে কোয়ান্টাম কম্পিউটার। মার্কিন বিজ্ঞানী চার্লস বেনেট ও কানাডিয়ান বিজ্ঞানী জিলে ব্রাসা মিলে আবিষ্কার করেন কোয়ান্টাম ক্রিপ্টোগ্রাফির বিবিএইটিফোর (BB84) প্রোটোকল। দুজন মিলে ২০১৮ সালে পেয়েছেন উলফ প্রাইজ। ২০১৭ সালে বেনেট পান ডিরাক মেডেল, যাতে তাঁর সঙ্গী ছিলেন মার্কিন গণিতবিদ পিটার শর ও ব্রিটিশ পদার্থবিদ ডেভিড ডয়েচ। পিটার শর তাঁর শর অ্যালগোরিদমের জন্য বিখ্যাত, যা ব্যবহার করে কোয়ান্টাম কম্পিউটার সাধারণ কম্পিউটারের চেয়ে অনেক অনেক গুণ দ্রুত ক্রিপ্টোগ্রাফি ভাঙতে পারে। ডেভিড ডয়েচ কোয়ান্টাম ট্যুরিং মেশিন ও বেল ইনেকুয়ালিটি নিয়ে কাজ করেছেন। এই চারজন একসঙ্গে পেয়েছেন ২০২৩ সালের ফান্ডামেন্টাল ফিজিকস ব্রেকথ্রু প্রাইজ। এই চারজনের মধ্যে দুই বা তিনজনকে একসঙ্গে নোবেল পুরস্কার পেতে দেখা যেতে পারে (সর্বোচ্চ তিনজনকে নোবেল পুরস্কার ভাগ করে দেওয়া হয়)।
এদের বাইরে কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ের প্র্যাক্টিক্যাল বা ব্যবহারিক দিক নিয়ে চিন্তা করলে স্প্যানিশ বিজ্ঞানী ইগ্নাসিও সিরাক ও অস্ট্রিয়ান তাত্ত্বিক পদার্থবিদ পিটার জোলারকে যুগ্মভাবে বিবেচনা করা হতে পারে। তাঁরা যৌথভাবে আয়ন, কোল্ড অ্যাটম সিস্টেম ব্যবহার করে কোয়ান্টাম কম্পিউটার ও সিমুলেটর তৈরির তত্ত্ব ও এক্সপেরিমেন্ট বা পরীক্ষণে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রেখেছেন। এঁরা দুজন যৌথভাবে ২০১৩ সালে উলফ প্রাইজ পেয়েছিলেন। পাশাপাশি জোলার ডিরাক মেডেলও পেয়েছেন।
কোয়ান্টাম মেকানিকস
কোয়ান্টাম মেকানিকসের মৌলিক দুটি বিষয় হলো আহারোনভ-বোহম ইফেক্ট এবং বেরি ফেইজ। ইলেকট্রিক ও ম্যাগনেটিক, অর্থাৎ তড়িৎ ও চৌম্বক—দুই ফিল্ড বা ক্ষেত্রই যদি শূন্য হয়, তবে ক্লাসিক্যাল ফিজিকস বা চিরায়ত বলবিদ্যা বলে যে চার্জিত কণার ওপর কোনো প্রভাব পড়বে না। কিন্তু কোয়ান্টাম মেকানিকস বলে, যদি ইলেকট্রোম্যাগনেটিক পটেনশিয়াল বা তড়িৎ-চৌম্বক বিভব শূন্য না হয়, তবে ওই পটেনশিয়ালের সঙ্গে চার্জিত কণার ওয়েভ ফাংশন কাপলিংয়ের মাধ্যমে কণার ওপর প্রভাব দেখা যাবে—আর পরীক্ষায় তা-ই প্রমাণিত হয়।
এই এক্সপেরিমেন্টের সঙ্গে যুক্ত আরও মৌলিক একটি বিষয় হলো জিওমেট্রিক ফেজ। পঞ্চাশের দশকেই এ বিষয়ে গবেষণাপত্র থাকলেও (পঞ্চরত্নম, লংগুয়ে-হিগিন্স) মাইকেল বেরি ১৯৮৪ সালে এই ধারণাকে সাধারণ গাণিতিক রূপ দেন এবং বেরি ফেইজ হিসেবেই বিষয়টি পরিচিত হয়। এ দুই আবিষ্কারের সঙ্গে যুক্ত বাকিরা মারা গেছেন। আহারোনভ ও বেরি ১৯৯৮ সালে একসঙ্গে উলফ প্রাইজও পেয়েছিলেন এবং অনেক বছর ধরেই নোবেল পুরস্কারের ফেভারিটের তালিকায় ছিলেন। এরকম অনেক বছর ধরে নোবেল না পাওয়া বেল ইনেকুয়ালিটির প্রমাণ অবশেষে ২০২২ সালে এসে স্বীকৃতি পায়। তাই এ বছর আহারোনভ ও বেরিকে নিয়ে আশাবাদী হওয়া যায়।
টুইস্টেড বাইলেয়ার গ্রাফিন
একুশ শতকের সবচেয়ে চমকপ্রদ আবিষ্কারগুলোর একটি গ্রাফিন। ২০০৪ সালে আন্দ্রে গাইম ও কন্সট্যানটিন নোভোসেলোভ মাত্র এক স্তরের গ্রাফিন খুব সহজে এবং প্রথমবারের মতো আলাদা করতে সক্ষম হন, যা তাঁদের এনে দেয় ২০১০ সালের নোবেল পুরস্কার। এর পর থেকে গ্রাফিন নিয়ে সারা বিশ্বে গবেষণার জোয়ার চলছে। ২০১১ সালে অ্যালান ম্যাকডোনাল্ড ও রাফি বিস্ট্রিজার তাত্ত্বিক মডেলের মাধ্যমে দেখান, দুই স্তর বিশিষ্ট গ্রাফিন ঠিকভাবে একটার ওপর একটা না রেখে বিশেষ একটি কোণে (মোটামুটি ১ ডিগ্রির মতো) রাখলে ইলেকট্রনের এই দুই স্তরের মাঝে টানেলিং করে চলার জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি খুব দ্রুত পরিবর্তন হয়ে যায়।
২০১৮ সালে পাবলো জারিয়ো-হেরেরো এই ভবিষ্যদ্বাণীর পরীক্ষালব্ধ প্রমাণ দেন। তিনি দেখান, ১.১ ডিগ্রিতে ইলেকট্রন খুব সহজে দুই স্তরে চলাচল করতে পারে এবং সুপারকন্ডাক্টিভিটি প্রদর্শন করে। এই তিনজন মিলে ২০২০ সালে উলফ প্রাইজও পেয়েছেন। ২০২৪ সালে ক্লারিভেট ইনস্টিটিউট সাইটেশনের ভিত্তিতে তাঁদের নোবেল পুরস্কারের জন্য ফেভারিটের তালিকায় রেখেছে।