চৌম্বক প্রভাবে তাপগতিবিদ্যার সূত্র লঙ্ঘন!

তাপগতিবিদ্যার সূত্রগুলি একটি সিস্টেমের উপাদানসমূহের আন্তঃক্রিয়া ব্যাখ্যা করে। তরল পদার্থের ইমালসিফিকেশনও তার অন্তর্ভুক্ত। একটি নতুন আশ্চর্যজনক আবিষ্কার হল যে দুটি অমিশ্রিত তরল যখন চুম্বকীয় কণা দ্বারা প্রভাবিত হয়, তখন এই প্রতিষ্ঠিত নিয়মগুলি লঙ্ঘিত হয়। আবিষ্কারকরা স্বীকার করেছেন যে এর এখনো পর্যন্ত কোনো বাস্তবিক ব্যবহার নেই। তবে এটি সফট ম্যাটার পদার্থবিদ্যার এমন একটি অবস্থা যা আগে কখনও দেখা যায়নি।

তাপগতিবিদ্যার সূত্রগুলি একটি সিস্টেমের তাপমাত্রা, শক্তি এবং এনট্রপির সম্পর্ক বর্ণনা করে । এনট্রপি হল একটি বৈজ্ঞানিক ধারণা যা একটি সিস্টেমের মধ্যে ঘটে যাওয়া এলোমেলো বিষয়গুলো পরিমাপ করে। তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্র অনুসারে , একটি বিচ্ছিন্ন সিস্টেমের মোট এনট্রপি সময়ের সাথে কখনই হ্রাস পায় না। অর্থাৎ, বাহ্যিক শক্তি প্রয়োগ না করা হলে সিস্টেমগুলি স্বাভাবিকভাবেই বৃহত্তর বিশৃঙ্খলার দিকে ঝুঁকে পড়ে । এই প্রক্রিয়াটি বর্ণনা করে যে কীভাবে দুটি অমিশ্রিত পদার্থ একত্রিত হয়ে একটি সমজাতীয় মিশ্রণে পরিণত হতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, বাদাম-মাখনের তেল প্রাকৃতিকভাবে পৃথক হয়ে যায়। তবে, কিছু কোম্পানি এই পৃথকীকরণকে রোধ করার জন্য “ইমালসিফায়ার” নামে পরিচিত পদার্থ যোগ করে। একটি সিস্টেমে এই উপাদানগুলির আন্তঃক্রিয়া তাপগতিবিদ্যার সূত্র দ্বারা বর্ণনা করা যেতে পারে।

নেচার ফিজিক্স জার্নালে প্রকাশিত একটি নতুন গবেষণাপত্রের প্রবীণ লেখক, ইউমাস আমহার্স্টের টমাস রাসেল একটি প্রেস বিবৃতিতে বলেছেন, ” আপনার পছন্দের ইতালীয় সালাড ড্রেসিং কল্পনা করুন । এটি তেল, জল এবং মশলা দিয়ে তৈরি। আপনি আপনার সালাডে ঢালার আগে এটিকে ঝাঁকিয়ে নেন যাতে সমস্ত উপাদান মিশে যায়।” এটি কার্যত ইমালসিফিকেশন। এই একই প্রক্রিয়া কিন্তু অদ্ভুত হয়ে ওঠে, যখন আমহার্স্টের একটি পরীক্ষাগারে, স্নাতক ছাত্র অ্যান্থনি রায়খ চুম্বকীয় নিকেল কণার সাথে এক পাত্র অমিশ্রিত তরল মিশ্রিত করেন। প্রত্যাশা অনুযায়ী একসাথে মিশ্রিত হওয়ার পরিবর্তে, মিশ্রণটি গ্রীসীয় কলসের আকৃতি ধারণ করে।

উত্তরের জন্য অধ্যাপকদের সাথে যোগাযোগ করার পাশাপাশি রায়খ নিকটবর্তী সিরাকিউজ বিশ্ববিদ্যালয় এবং টাফ্টস বিশ্ববিদ্যালয়ের বিজ্ঞানীদের সাথে সহযোগিতা করেন। তারপর, বিস্তারিত সিমুলেশনের মাধ্যমে আবিষ্কার করেন যে দুটি তরলকে প্রভাবিত করে এমন চৌম্বক ক্রিয়া যখন শক্তিশালী হয়, তখন এটি তরলের সীমানাকে একটি বক্ররেখায় বাঁকিয়ে দিতে পারে এবং তাপগতিবিদ্যার সূত্র অনুসারে বর্ণিত ইমালসিফিকেশনকে ব্যাহত করতে পারে। আপনি যতই জোরে চুম্বকীয় মিশ্রণটি নাড়ান না কেন, তরলগুলি অবশেষে একই আকার ধারণ করে।

হোগল্যান্ড বলেন , “জল আর তেলের মধ্যে সীমানা তৈরি করা চুম্বকীয় নিকেলের পৃথক ন্যানো কণাগুলিকে খুব কাছ থেকে দেখলে আপনি বিভিন্ন রূপ কীভাবে একত্রিত হয় সে সম্পর্কে অত্যন্ত বিশদ তথ্য পেতে পারেন। এই ক্ষেত্রে, কণাগুলি এতটাই শক্তিশালী চুম্বক হয়ে ওঠে যে তাদের সমাবেশ ইমালসিফিকেশন প্রক্রিয়ায় হস্তক্ষেপ করে।”

সূত্র: Shape-recovering liquids by Anthony Raykh, Joseph D. Paulsen,Thomas P. Russell ; Nature Physics (Published: 04 April 2025)