Hanbury Brown and Twiss effect
পদার্থবিজ্ঞানে, হ্যানবারি ব্রাউন অ্যান্ড টুইস (এইচবিটি) প্রভাব হল কণার রশ্মি থেকে দুটি আবিষ্কারক দ্বারা প্রাপ্ত তীব্রতার মধ্যে বিভিন্ন ধরনের পারস্পরিক সম্পর্ক এবং পরস্পর-বিরোধী প্রভাব। এইচবিটি প্রভাবগুলি সাধারণত মরীচিটির তরঙ্গ-কণার দ্বৈততার জন্য দায়ী করা যেতে পারে এবং একটি প্রদত্ত পরীক্ষার ফলাফল নির্ভর করে মরীচিটি ফার্মিয়ন বা বোসন দ্বারা গঠিত কিনা তার উপর। যে যন্ত্রগুলি এই প্রভাব ব্যবহার করে সেগুলিকে সাধারণত তীব্রতা ইন্টারফেরোমিটার বলা হয় এবং মূলত জ্যোতির্বিজ্ঞানে ব্যবহৃত হত, যদিও এগুলি কোয়ান্টাম আলোকবিজ্ঞানের ক্ষেত্রেও ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। 1954 সালে, রবার্ট হ্যানবারি ব্রাউন এবং রিচার্ড কিউ টুইস নক্ষত্রের ক্ষুদ্র কৌণিক আকার পরিমাপের জন্য রেডিও জ্যোতির্বিজ্ঞানে তীব্রতা ইন্টারফেরোমিটার ধারণাটি প্রবর্তন করেছিলেন, যা পরামর্শ দিয়েছিল যে এটি দৃশ্যমান আলোর সাথেও কাজ করতে পারে। তারা এই পরামর্শটি সফলভাবে পরীক্ষা করার পরপরইঃ 1956 সালে তারা একটি পারদ-বাষ্প প্রদীপ থেকে নীল আলো ব্যবহার করে একটি পরীক্ষাগারের মধ্যে পরীক্ষামূলক মকআপ প্রকাশ করে এবং পরে একই বছরে, তারা সিরিয়াসের আকার পরিমাপের জন্য এই কৌশলটি প্রয়োগ করে। পরবর্তী পরীক্ষায়, কয়েক মিটার দ্বারা পৃথক দুটি ফটোমল্টিপ্লায়ার টিউব অপরিশোধিত টেলিস্কোপ ব্যবহার করে নক্ষত্রের দিকে লক্ষ্য করা হয়েছিল এবং দুটি ওঠানামা তীব্রতার মধ্যে একটি সম্পর্ক পর্যবেক্ষণ করা হয়েছিল। ঠিক যেমন বেতার গবেষণায়, পারস্পরিক সম্পর্ক হ্রাস পায় কারণ তারা পৃথকীকরণ বাড়ায় (যদিও কিলোমিটারের পরিবর্তে মিটারের বেশি), এবং তারা সিরিয়াসের আপাত কৌণিক আকার নির্ধারণ করতে এই তথ্যটি ব্যবহার করে। এই ফলাফলটি পদার্থবিজ্ঞান সম্প্রদায়ের মধ্যে অনেক সংশয়বাদের সম্মুখীন হয়েছিল। রেডিও জ্যোতির্বিজ্ঞানের ফলাফলটি ম্যাক্সওয়েলের সমীকরণ দ্বারা ন্যায্য ছিল, তবে উদ্বেগ ছিল যে আলোকীয় তরঙ্গদৈর্ঘ্যে প্রভাবটি ভেঙে যাওয়া উচিত, কারণ আলোর পরিমাণ তুলনামূলকভাবে কম সংখ্যক ফোটনে পরিণত হবে যা ডিটেক্টরগুলিতে বিচ্ছিন্ন ফটোইলেক্ট্রনকে প্ররোচিত করে। অনেক পদার্থবিজ্ঞানী চিন্তিত ছিলেন যে, এই পারস্পরিক সম্পর্ক তাপগতিবিদ্যার নিয়মের সঙ্গে সামঞ্জস্যপূর্ণ নয়। কেউ কেউ এমনকি দাবি করেছেন যে এই প্রভাব অনিশ্চয়তার নীতি লঙ্ঘন করেছে। হ্যানবারি ব্রাউন এবং টুইস বেশ কয়েকটি প্রবন্ধে বিতর্কের সমাধান করেন (নীচের রেফারেন্সগুলি দেখুন) যা দেখায় যে, প্রথমত, কোয়ান্টাম অপটিক্সে তরঙ্গ সংক্রমণের ম্যাক্সওয়েলের সমীকরণের মতো ঠিক একই গাণিতিক রূপ ছিল, যদিও ডিটেক্টরে কোয়ান্টাইজেশনের কারণে অতিরিক্ত শব্দ শব্দ সহ, এবং দ্বিতীয়ত, ম্যাক্সওয়েলের সমীকরণ অনুসারে, তীব্রতা ইন্টারফেরোমেট্রি কাজ করা উচিত। এডওয়ার্ড মিলস পার্সেলের মতো অন্যরা অবিলম্বে এই কৌশলটিকে সমর্থন করেছিলেন, উল্লেখ করে যে বোসনগুলির ক্লাম্পিং কেবল পরিসংখ্যানগত বলবিজ্ঞানে ইতিমধ্যে পরিচিত একটি প্রভাবের প্রকাশ ছিল। বেশ কয়েকটি পরীক্ষার পর, সমগ্র পদার্থবিজ্ঞান সম্প্রদায় একমত হয়েছিল যে পর্যবেক্ষিত প্রভাবটি বাস্তব ছিল। মূল পরীক্ষায় এই সত্যটি ব্যবহার করা হয়েছিল যে দুটি বোসন একই সময়ে দুটি পৃথক সনাক্তকারীতে পৌঁছানোর প্রবণতা রাখে। মরগান এবং ম্যান্ডেল ফোটনের একটি ম্লান রশ্মি তৈরি করতে একটি তাপীয় ফোটন উৎস ব্যবহার করেছিলেন এবং একটি একক ডিটেক্টরে একই সময়ে ফোটনের পৌঁছানোর প্রবণতা পর্যবেক্ষণ করেছিলেন। এই উভয় প্রভাবই আলোর তরঙ্গ প্রকৃতি ব্যবহার করে আগমনের সময়ে একটি পারস্পরিক সম্পর্ক তৈরি করে-যদি একটি একক ফোটন রশ্মি দুটি রশ্মির মধ্যে বিভক্ত হয়, তবে আলোর কণা প্রকৃতির জন্য প্রতিটি ফোটন শুধুমাত্র একটি ডিটেক্টরে পর্যবেক্ষণ করা প্রয়োজন, এবং তাই 1977 সালে এইচ. জেফ কিম্বল একটি বিরোধী-সম্পর্ক পর্যবেক্ষণ করেছিলেন। পরিশেষে, বোসনের একত্রিত হওয়ার প্রবণতা রয়েছে, যা বোস-আইনস্টাইনের পারস্পরিক সম্পর্কের জন্ম দেয়, অন্যদিকে পাউলি বর্জন নীতির কারণে ফার্মিওনগুলি ছড়িয়ে পড়ে, যার ফলে ফার্মি-ডিরাক (অ্যান্টি) পারস্পরিক সম্পর্ক তৈরি হয়। পিয়োন, কেওন এবং ফোটনের মধ্যে বোস-আইনস্টাইনের পারস্পরিক সম্পর্ক এবং প্রোটন, নিউট্রন এবং ইলেকট্রনের মধ্যে ফার্মি-ডিরাক (অ্যান্টি) পারস্পরিক সম্পর্ক লক্ষ্য করা গেছে। এই ক্ষেত্রে একটি সাধারণ পরিচয়ের জন্য, রিচার্ড এম. ওয়েইনারের বোস-আইনস্টাইন পারস্পরিক সম্পর্ক সম্পর্কিত পাঠ্যপুস্তকটি দেখুন। এইচ. বি. টি প্রভাবের "ফাঁদ-ও-মুক্ত পতন" সাদৃশ্যের মধ্যে বোস-আইনস্টাইন ঘনীভূত বিকর্ষণের পার্থক্য তুলনাকে প্রভাবিত করে। এছাড়াও, কণা পদার্থবিজ্ঞানের ক্ষেত্রে, গারসন গোল্ডহেবার এবং অন্যান্যরা। 1959 সালে বার্কলেতে একটি পরীক্ষা করেছিলেন এবং ক্ষয়প্রাপ্তির মাধ্যমে ρ0 অনুরণন আবিষ্কার করে অভিন্ন পিয়নের মধ্যে একটি অপ্রত্যাশিত কৌণিক সম্পর্ক খুঁজে পেয়েছিলেন। তারপর থেকে, ভারী-আয়ন সংঘর্ষের জন্য কণা নির্গমন উৎসের স্থান-সময়ের মাত্রা নির্ধারণ করতে ভারী-আয়ন সম্প্রদায়ের দ্বারা এইচবিটি কৌশল ব্যবহার করা শুরু হয়। 2005 সাল পর্যন্ত এই ক্ষেত্রের উন্নয়নের জন্য, উদাহরণস্বরূপ এই পর্যালোচনা নিবন্ধটি দেখুন। তরঙ্গ বলবিজ্ঞান এইচ. বি. টি প্রভাব, প্রকৃতপক্ষে, শুধুমাত্র ঘটনা বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় বিকিরণকে একটি ধ্রুপদী তরঙ্গ হিসাবে বিবেচনা করে ভবিষ্যদ্বাণী করা যেতে পারে। ধরুন আমাদের দুটি ডিটেক্টরে ফ্রিকোয়েন্সি সহ একটি একবর্ণ তরঙ্গ রয়েছে, যার প্রশস্ততা তরঙ্গ সময়ের চেয়ে ধীর গতিতে পরিবর্তিত হয়। (এই ধরনের তরঙ্গ ওঠানামা তীব্রতার সঙ্গে খুব দূরবর্তী বিন্দু উৎস থেকে উৎপন্ন হতে পারে।) যেহেতু ডিটেক্টরগুলি পৃথক করা হয়, ধরুন দ্বিতীয় ডিটেক্টর একটি সময়, বা সমতুল্যভাবে, একটি পর্যায় দ্বারা সংকেতটি বিলম্বিত করে; অর্থাৎ, প্রতিটি ডিটেক্টর দ্বারা রেকর্ড করা তীব্রতা হল তরঙ্গ প্রশস্ততার বর্গ, যা একটি সময়সীমার উপর গড় যা তরঙ্গ সময়ের তুলনায় দীর্ঘ কিন্তু এর মধ্যে ওঠানামার তুলনায় সংক্ষিপ্তঃ যেখানে ওভারলাইন এই সময়ের গড় নির্দেশ করে। কয়েকটি টেরাহার্টজ (তরঙ্গের সময়কাল এক পিকোসেকেন্ডের চেয়ে কম)-এর উপরে তরঙ্গ ফ্রিকোয়েন্সিগুলির জন্য, এই ধরনের সময় গড় অনিবার্য, কারণ ফটোডিয়োড এবং ফটোমল্টিপ্লায়ার টিউবগুলির মতো ডিটেক্টরগুলি ফটোক্র্যান্ট তৈরি করতে পারে না যা এই ধরনের স্বল্প সময়সীমার উপর পরিবর্তিত হয়। এই সময়-গড় তীব্রতার পারস্পরিক সম্পর্ক ফাংশনটি তখন গণনা করা যেতে পারেঃ বেশিরভাগ আধুনিক স্কিমগুলি আসলে দুটি ডিটেক্টরের তীব্রতার ওঠানামার পারস্পরিক সম্পর্ক পরিমাপ করে, তবে এটি দেখা খুব কঠিন নয় যে যদি তীব্রতা পরস্পর সম্পর্কিত হয়, তবে ওঠানামা, যেখানে গড় তীব্রতা, পরস্পর সম্পর্কিত হওয়া উচিত, যেহেতু নির্দিষ্ট ক্ষেত্রে যা মূলত একটি স্থির ক্ষেত্র নিয়ে গঠিত একটি ছোট সাইনোসয়েডালভাবে পরিবর্তিত উপাদান সহ, সময়-গড় তীব্রতা সহ, এবং আনুপাতিক পদগুলি নির্দেশ করে, যা ছোট এবং উপেক্ষা করা যেতে পারে। এই দুটি তীব্রতার পারস্পরিক সম্পর্ক ফাংশন তখন দুটি ডিটেক্টরের মধ্যে বিলম্বের উপর একটি সাইনোসয়েডাল নির্ভরতা দেখাচ্ছে। কোয়ান্টাম ব্যাখ্যা উপরের আলোচনাটি স্পষ্ট করে দেয় যে হ্যানবারি ব্রাউন এবং টুইস (বা ফোটন গুচ্ছ) প্রভাব সম্পূর্ণরূপে শাস্ত্রীয় আলোকবিজ্ঞান দ্বারা বর্ণনা করা যেতে পারে। প্রভাবটির কোয়ান্টাম বিবরণ কম স্বজ্ঞাতঃ যদি কেউ ধরে নেয় যে একটি তাপীয় বা বিশৃঙ্খল আলোর উৎস যেমন একটি তারা এলোমেলোভাবে ফোটন নির্গত করে, তবে এটি স্পষ্ট নয় যে ফোটনগুলি কীভাবে "জানে" যে তাদের একটি সম্পর্কযুক্ত (বাঁধা) উপায়ে একটি ডিটেক্টরে পৌঁছানো উচিত। 1961 সালে উগো ফানো দ্বারা প্রস্তাবিত একটি সহজ যুক্তি কোয়ান্টাম ব্যাখ্যার সারমর্ম ধারণ করে। দুটি বিন্দু বিবেচনা করুন এবং একটি উৎসে যা দুটি ডিটেক্টর দ্বারা সনাক্ত করা ফোটন নির্গত করে এবং চিত্রের মতো। একটি যৌথ সনাক্তকরণ ঘটে যখন দ্বারা নির্গত ফোটন সনাক্ত করা হয় এবং দ্বারা নির্গত ফোটন (লাল তীর) দ্বারা সনাক্ত করা হয় বা যখন এর ফোটন দ্বারা সনাক্ত করা হয় এবং (সবুজ তীর) দ্বারা সনাক্ত করা হয়। এই দুটি সম্ভাবনার জন্য কোয়ান্টাম যান্ত্রিক সম্ভাব্যতা প্রশস্ততা যথাক্রমে এবং দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। যদি ফোটনগুলি অবিচ্ছেদ্য হয়, তবে দুটি বিস্তার গঠনমূলকভাবে হস্তক্ষেপ করে দুটি স্বাধীন ঘটনার জন্য তার চেয়ে বেশি যৌথ সনাক্তকরণের সম্ভাবনা দেয়। উৎসের সমস্ত সম্ভাব্য জোড়ার সমষ্টি হস্তক্ষেপকে ধুয়ে ফেলে যদি না দূরত্ব যথেষ্ট কম হয়। ফ্যানোর ব্যাখ্যাটি সুন্দরভাবে দুই-কণার প্রশস্ততা বিবেচনা করার প্রয়োজনীয়তা চিত্রিত করে, যা বেশিরভাগ হস্তক্ষেপ প্রভাবগুলি ব্যাখ্যা করতে ব্যবহৃত আরও পরিচিত একক-কণার প্রশস্ততার মতো স্বজ্ঞাত নয়। 1950-এর দশকে কেন কিছু পদার্থবিজ্ঞানী হ্যানবারি ব্রাউন এবং টুইসের ফলাফল মেনে নিতে অসুবিধা বোধ করেছিলেন তা ব্যাখ্যা করতে এটি সাহায্য করতে পারে। তবে কোয়ান্টাম পদ্ধতিটি ধ্রুপদী ফলাফল পুনরুত্পাদন করার একটি অভিনব উপায়ের চেয়েও বেশিঃ যদি ফোটনগুলি ইলেকট্রনের মতো অভিন্ন ফার্মিয়ন দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়, তবে কণাগুলির বিনিময়ের অধীনে তরঙ্গ ফাংশনের প্রতিসাম্য হস্তক্ষেপকে ধ্বংসাত্মক করে তোলে, যার ফলে ছোট ডিটেক্টর পৃথকীকরণের জন্য শূন্য জয়েন্ট সনাক্তকরণের সম্ভাবনা থাকে। এই প্রভাবকে ফার্মিয়নের অ্যান্টিব্যাঞ্চিং বলা হয়। উপরের চিকিৎসাটি ফোটন অ্যান্টিব্যাঞ্চিংকেও ব্যাখ্যা করেঃ যদি উৎসটি একটি একক পরমাণু নিয়ে গঠিত হয়, যা একবারে কেবল একটি ফোটন নির্গত করতে পারে, তবে দুটি ঘনিষ্ঠ ব্যবধানের ডিটেক্টরে একযোগে সনাক্তকরণ স্পষ্টভাবে অসম্ভব। অ্যান্টিবঞ্চিং, বোসন বা ফার্মিয়নের যাই হোক না কেন, কোনও শাস্ত্রীয় তরঙ্গ এনালগ নেই। কোয়ান্টাম আলোকবিজ্ঞানের ক্ষেত্রের দৃষ্টিকোণ থেকে, এইচবিটি প্রভাব পদার্থবিজ্ঞানীদের (তাদের মধ্যে রয় জে গ্লাউবার এবং লিওনার্ড ম্যান্ডেল) নতুন পরিস্থিতিতে কোয়ান্টাম তড়িৎগতিবিদ্যা প্রয়োগ করার জন্য গুরুত্বপূর্ণ ছিল, যার মধ্যে অনেকগুলি কখনও পরীক্ষামূলকভাবে অধ্যয়ন করা হয়নি এবং যেখানে শাস্ত্রীয় এবং কোয়ান্টাম ভবিষ্যদ্বাণীগুলি পৃথক। বোস-আইনস্টাইন পারস্পরিক সম্পর্ক বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয়তা এবং ধ্রুপদী আলোকবিজ্ঞানের সমন্বয়ের সময়সীমার মাত্রা দেখুন পাদটীকা উল্লেখ-কাগজ যা (ভুলভাবে) হ্যানবারি ব্রাউন এবং টুইস প্রভাবের অস্তিত্ব নিয়ে বিতর্ক করেছিল-পিডিএফ ডাউনলোড হিসাবে ডাউনলোড প্রভাবের পরীক্ষামূলক প্রদর্শন-কিম্বল এবং ম্যান্ডেলের অনুরণন ফ্লুরোসেন্সের ফোটন অ্যান্টিব্যাঞ্চিংয়ের মুক্ত-স্থান প্রদর্শনের জন্য গহ্বর-কিউইডি সমতুল্য বাহ্যিক লিঙ্ক http://adsabs.harvard.edu//full/seri/JApA./0015//0000015.000.html http://physicsweb.org/articles/world/15/10/6/1 https://web.archive.org/web/20070609114114/http:// ডু. এডু/~ জেকালভার্ট/অ্যাস্ট্রো/স্টারসিজ. এইচটিএম http://www.2physics.com/2010/11/hanbury-brown-and-twiss-interferometry.html হ্যানবারি-ব্রাউন-টুইস এক্সপেরিমেন্ট (বেকার এবং হিকল জিএমবিএইচ)।