কোয়ান্টাম অপটিক্স ও ফোটোনিক্স (পর্ব ১৬): মেটামেটেরিয়াল: ঋণাত্মক প্রতিসরাঙ্ক, সুপারলেন্স ও অদৃশ্যকরণ ক্লোক

প্রকৃতির সমস্ত সাধারণ পদার্থের বৈদ্যুতিক পারমিটিভিটি ((psilon > 0)) এবং চৌম্বক পারমিয়েবিলিটি ((mu > 0)) ধনাত্মক, যার ফলে প্রতিসরাঙ্ক সর্বদা ধনাত্মক হয়। ১৯৬৮ সালে তাত্ত্বিক পদার্থবিজ্ঞানী ভিক্টর ভেসেল্যাগো প্রশ্ন তোলেন: যদি কোনো পদার্থের (psilon) ও (mu) একই সাথে ঋণাত্মক হয়, তবে কী ঘটবে? প্রায় ত্রিশ বছর পর জন পেন্দ্রি দেখান যে মানুষের তৈরি কৃত্রিম ক্ষুদ্রাতিক্ষুদ্র কাঠামোর সমন্বয়ে গঠিত মেটামেটেরিয়াল (Metamaterials) এই অকল্পনীয় ঘটনা ঘটাতে পারে—যার মাধ্যমে আলোর অপবর্তন সীমা ভেঙে সুপারলেন্স তৈরি এবং বিজ্ঞান কল্পকাহিনীর অদৃশ্যকরণ পর্দা বাস্তবায়ন সম্ভব হয়েছে।

১. ভেসেল্যাগো তত্ত্ব ও ঋণাত্মক প্রতিসরাঙ্ক

যখন (psilon < 0) এবং (mu < 0) একসাথে সত্য হয়, তখন ম্যাক্সওয়েল সমীকরণ অনুযায়ী আলোর তড়িৎ ও চৌম্বক ক্ষেত্র একটি বাম-হাতি ট্রায়াড (Left-handed triad) তৈরি করে। এর ফলে মাধ্যমের প্রতিসরাঙ্ক ঋণাত্মক হয়ে যায় ((n = -sqrt{psilon mu}))। এর বৈপ্লবিক ফলাফলগুলো হলো:

1. বিপরীত স্নেলের সূত্র: আলো যখন এমন মাধ্যমে প্রবেশ করে, তখন তা সাধারণ প্রতিসরণের বিপরীত দিকে বেঁকে যায়।
2. বিপরীত পয়েন্টিং ভেক্টর: আলোকের শক্তির প্রবাহ যেদিকে চলে, তরঙ্গমালার ফেজ গতি তার ঠিক বিপরীত দিকে ছুটে চলে!
3. উল্টো ডপলার ক্রিয়া: কোনো চলমান বস্তু কাছে এলে তার কম্পাঙ্ক বাড়ার বদলে উল্টো কমে যায়।

২. স্প্লিট-রিং রেজোনেটর (SRR)

প্রকৃতিতে স্বাভাবিকভাবে উচ্চ কম্পাঙ্কে ঋণাত্মক চৌম্বক ধর্ম পাওয়া যায় না। এটি অর্জন করতে বিজ্ঞানীরা উদ্ভাবন করেন স্প্লিট-রিং রেজোনেটর—যা একটি অতিক্ষুদ্র তামার রিং যার মাঝখানে সামান্য ফাঁক থাকে। লেজার আলো যখন এতে আপতিত হয়, তখন এটি একটি আণুবীক্ষণিক এলসি (LC) সার্কিটের মতো আচরণ করে এবং বিপরীতমুখী চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে ঋণাত্মক (mu) উপহার দেয়।

৩. পেন্দ্রির সুপারলেন্স ও অদৃশ্যকরণ ক্লোক

চিরায়ত অপটিক্সে আলোর অপবর্তনের কারণে তরঙ্গদৈর্ঘ্যের অর্ধেকের চেয়ে ছোট বস্তু দেখা যায় না, কারণ ক্ষুদ্র তথ্যাদি বহনকারী ইভানেসেন্ট তরঙ্গগুলো কাচে পৌঁছানোর আগেই মিলিয়ে যায়। কিন্তু ঋণাত্মক প্রতিসরাঙ্কের সমতল মেটামেটেরিয়াল এই ইভানেসেন্ট তরঙ্গকে প্রবর্ধিত করে নিখুঁত রেজোলিউশনের সুপারলেন্স তৈরি করে।

এর চেয়েও চমকপ্রদ হলো ট্রান্সফরমেশন অপটিক্স: বিশেষ মেটামেটেরিয়াল দিয়ে এমন এক আবরণ তৈরি করা সম্ভব যা আলোর গতিপথকে বাঁকিয়ে মাঝের বস্তুকে পাশ কাটিয়ে চলে যায় এবং পেছনে গিয়ে আবার সোজা হয়ে যায়—ঠিক যেমন নদীর পানি পাথরের পাশ কাটিয়ে বয়ে যায়। এর ফলে বাইরে থাকা পর্যবেক্ষক কেবল পেছনের দৃশ্য দেখতে পান এবং ভেতরের বস্তুটি পুরোপুরি অদৃশ্য হয়ে যায়!

শাকিল মাহমুদ সজল

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