চিরায়ত পরিসংখ্যান বলবিদ্যায় ফোটনকে ভরহীন কণা হিসেবে গণ্য করা হয় যার রাসায়নিক বিভব সর্বদা শূন্য ((mu = 0))। সাধারণ কৃষ্ণবস্তুকে ঠান্ডা করলে ফোটন ঘনীভূত না হয়ে শূন্যে মিলিয়ে যায়। কিন্তু আধুনিক কোয়ান্টাম অপটিক্সে অপটিক্যাল মাইক্রোক্যাভিটির জ্যামিতিক সীমাবদ্ধতা এবং ডাই অণুর তাপীয় ভারসাম্যের মাধ্যমে ফোটনকে একটি কার্যকর ভর (Effective Mass) এবং অশূন্য রাসায়নিক বিভব প্রদান করে সাধারণ কক্ষ তাপমাত্রাতেই আলোর বোস-আইনস্টাইন ঘনীভবন (BEC) প্রদর্শন করা সম্ভব হয়েছে।

১. মাইক্রোক্যাভিটিতে ফোটনের কার্যকর ভর

দুটি সমান্তরাল আয়নার মধ্যবর্তী দূরত্ব যখন আলোর অর্ধ-তরঙ্গদৈর্ঘ্যের কাছাকাছি হয়, তখন আলোকের অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গভেক্টর স্থির হয়ে যায় ((k_z = ext{const}))। এই অবস্থায় দ্বিমাত্রিক তলে চলমান ফোটনের শক্তি সমীকরণ দাঁড়ায়:

[
E approx hbar c k_z + rac{hbar^2 mathbf{k}_perp^2}{2 m_{ ext{eff}}}
]

এখানে প্রথম পদটি একটি কার্যকর নিশ্চল ভর এবং দ্বিতীয় পদটি ভরযুক্ত কণার গতিশক্তি নির্দেশ করে। এর ফলে ফোটন এমন আচরণ করে যেন তার একটি কার্যকর ভর রয়েছে ((m_{ ext{eff}} sim ১০^{-৫} m_e)), যা ইলেকট্রনের ভরের তুলনায় লক্ষ গুণ হালকা!

২. ফোটনের রাসায়নিক বিভব ও ঘনীভবন

ক্যাভিটির মধ্যে রোডেমিন ডাই অণু প্রবেশ করালে ফোটনগুলো বারবার শোষিত ও নির্গত হয়ে তরলের তাপমাত্রায় (৩০০ কেলভিন) তাপীয় ভারসাম্য লাভ করে। লেজার দিয়ে ক্রমাগত ফোটন প্রবেশ করালে ফোটন সংখ্যার নিত্যতা বজায় থাকে এবং রাসায়নিক বিভব শূন্য থেকে বৃদ্ধি পেতে থাকে। যখন ফোটন ঘনত্ব একটি নির্দিষ্ট সীমা অতিক্রম করে, তখন লক্ষ লক্ষ ফোটন একই সাথে সর্বনিম্ন কোয়ান্টাম গ্রাউন্ড স্টেটে পতিত হয়—যা আলোর বোস-আইনস্টাইন ঘনীভবন তৈরি করে।

৩. এক্সাইটন-পোলারিটন ও আলোর সুপারফ্লুইডিটি

সেমিকন্ডাক্টরের কোয়ান্টাম ওয়েলে আলো ও ইলেকট্রন-হোল জোড় (এক্সাইটন) পরস্পরের সাথে প্রবলভাবে যুক্ত হয়ে তৈরি করে সংকর কোয়ান্টাম কণা এক্সাইটন-পোলারিটন। এরা আলোকের অতি-হালকা গতি এবং পদার্থের তীব্র কণা-কণা সংঘর্ষের সুবিধা একত্রিত করে কোনো ঘর্ষণ ছাড়াই বাধা অতিক্রম করে তরলের মতো প্রবাহিত হতে পারে। এই ঘটনাকে বলে আলোর সুপারফ্লুইডিটি।

শাকিল মাহমুদ সজল

শাকিল মাহমুদ সজল

সফটওয়্যার প্রকৌশলী ও লেখক, ঢাকা, বাংলাদেশ। কম্পিউটার বিজ্ঞান, পদার্থবিজ্ঞান, ইতিহাস ও ভাবনার সমন্বয়ে ব্যক্তিগত নোট ও প্রবন্ধ সংকলন।