বিজ্ঞানীরা আবিষ্কার: পানি কত তাপমাত্রায় তরল থেকে বরফে পরিণত হয়?

বিজ্ঞানীরা পানির অদ্ভুত বৈশিষ্ট্য নিয়ে গবেষণা করে আবিষ্কার করেছেন যে, পানি কত তাপমাত্রায় তরল থেকে বরফে পরিণত হয়। পানিকে অতিশীতল করার একটি নির্দিষ্ট সীমা রয়েছে, যেখানে বাইরের কোনো কণা বরফ তৈরির সূচনা না করলেও পানির অণুগুলো নিজেরাই স্থায়ী বরফের স্ফটিক গঠন করতে পারে। বিজ্ঞানীরা এই প্রক্রিয়াকে ‘নো ম্যানস ল্যান্ড’ হিসেবে উল্লেখ করেন, যেখানে তরল পানি এত দ্রুত বরফে পরিণত হয় যে তা পরিমাপ করা কঠিন হয়ে পড়ে।

🔴 মূল পয়েন্ট

• 📌 মেঘের আকারের ছোট পানির ফোঁটার ক্ষেত্রে পানির সর্বনিম্ন তরল অবস্থার সীমা প্রায় ২৩৫ কেলভিন (মাইনাস ৩৮ ডিগ্রি সেলসিয়াস)।
• 📌 ২০১৪ সালে জোনাস সেলবার্গের নেতৃত্বে গবেষকরা ভ্যাকুয়ামে ছড়িয়ে দেওয়া পানির ফোঁটার ওপর এক্স-রে লেজার ব্যবহার করে মাইনাস ৪৬ ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় তরল পানির উপস্থিতি শনাক্ত করেন।
• 📌 ২০১৮ সালে ক্লডিয়া গয় ও তাঁর সহকর্মীরা ৬.৪ মাইক্রোমিটার চওড়া পানির ফোঁটার তাপমাত্রা ২৩০.৬ কেলভিন (মাইনাস ৪২.৬ ডিগ্রি সেলসিয়াস) পর্যন্ত তরল অবস্থায় থাকতে দেখেন।
• 📌 ২০২০ সালে যুক্তরাষ্ট্রের প্যাসিফিক নর্থওয়েস্ট ন্যাশনাল ল্যাবরেটরির গবেষকরা লেজার রশ্মি ব্যবহার করে বরফের পাতলা স্তরে তরল পানির মতো অবস্থা সৃষ্টি করেন, যা ১৯০ কেলভিন (মাইনাস ৮৩ ডিগ্রি সেলসিয়াস) থেকে ২৪৫ কেলভিন (মাইনাস ২৮ ডিগ্রি সেলসিয়াস) তাপমাত্রায় পরীক্ষা করা হয়।
• 📌 বিজ্ঞানীরা মনে করেন, পানির তরল অবস্থার সীমা আরও কম হতে পারে, তবে তা পরিমাপ ও পরীক্ষা করা অত্যন্ত কঠিন।

📰 বিস্তারিত

পানিকে অতিশীতল করার প্রক্রিয়ায় একটি গুরুত্বপূর্ণ সীমা রয়েছে। বিজ্ঞানীরা জানান, পৃষ্ঠতল বা বাইরের কোনো কণা বরফ তৈরির সূচনা না করলেও পানির অণুগুলো নিজেরাই দৈবক্রমে স্থায়ী বরফের স্ফটিক গঠন করতে পারে। এই প্রক্রিয়া তাপমাত্রা কমে গেলে দ্রুত ঘটতে থাকে। বিশেষ করে মেঘের আকারের ছোট পানির ফোঁটার ক্ষেত্রে এই সীমা প্রায় ২৩৫ কেলভিন (মাইনাস ৩৮ ডিগ্রি সেলসিয়াস)। তবে ফোঁটার আকার ও পরিস্থিতির উপর নির্ভর করে এই সীমা কিছুটা পরিবর্তিত হতে পারে।

২০১৪ সালে জোনাস সেলবার্গের নেতৃত্বে একদল বিজ্ঞানী ভ্যাকুয়ামে ছড়িয়ে দেওয়া ক্ষুদ্র পানির ফোঁটার ওপর এক্স-রে লেজার ব্যবহার করে গবেষণা করেন। ফোঁটাগুলো বাষ্পীভবনের কারণে দ্রুত ঠান্ডা হচ্ছিল। গবেষকরা প্রায় ২২৭ কেলভিন (মাইনাস ৪৬ ডিগ্রি সেলসিয়াস) তাপমাত্রায় তরল পানির উপস্থিতি শনাক্ত করেন। কিছু ফোঁটা প্রায় এক মিলিসেকেন্ডের জন্য তরল অবস্থায় ছিল। বিজ্ঞানীরা এই অঞ্চলকে ‘নো ম্যানস ল্যান্ড’ বলেন, যেখানে তরল পানি এত দ্রুত বরফে পরিণত হয় যে তা পরিমাপ করা কঠিন হয়ে পড়ে।

২০১৮ সালে ক্লডিয়া গয় ও তাঁর সহকর্মীরা বাষ্পীভবনের সময় পানির ফোঁটার আকার ও তাপমাত্রা নিয়ে গবেষণা করেন। তাঁদের পরীক্ষায় দেখা যায়, ৬.৪ মাইক্রোমিটার চওড়া ফোঁটাগুলো ২৩০.৬ কেলভিন (মাইনাস ৪২.৬ ডিগ্রি সেলসিয়াস) তাপমাত্রায়ও তরল অবস্থায় ছিল। এই ফলাফল থেকে বোঝা যায়, আগের গবেষণায় পানির তাপমাত্রার সীমা সম্ভবত আরও কম হতে পারে।

২০২০ সালে যুক্তরাষ্ট্রের প্যাসিফিক নর্থওয়েস্ট ন্যাশনাল ল্যাবরেটরির গবেষকরা ভিন্ন পদ্ধতি ব্যবহার করেন। তাঁরা বরফের পাতলা স্তরের ওপর লেজার রশ্মি প্রয়োগ করে অতি অল্প সময়ের জন্য তরল পানির মতো অবস্থা সৃষ্টি করেন। এই অবস্থার তাপমাত্রা ছিল প্রায় ২৪৫ থেকে ১৯০ কেলভিন (মাইনাস ২৮ থেকে মাইনাস ৮৩ ডিগ্রি সেলসিয়াস)। তবে এই পরীক্ষা ছিল ভিন্ন ধরনের নমুনা ও পদ্ধতির ওপর ভিত্তি করে, তাই তা সরাসরি পানির ক্ষুদ্র ফোঁটার আগের রেকর্ডগুলোর বিকল্প হিসেবে দেখা যায় না।

"পানির তরল অবস্থার সীমা আরও কম হতে পারে, তবে তা পরিমাপ ও পরীক্ষা করা অত্যন্ত কঠিন। বিজ্ঞানীরা এই অঞ্চলকে ‘নো ম্যানস ল্যান্ড’ বলেন, যেখানে তরল পানি এত দ্রুত বরফে পরিণত হয় যে তা পরিমাপ করা কঠিন হয়ে পড়ে।"

📊 তথ্যের সারসংক্ষেপ

• 📍 স্থান: যুক্তরাষ্ট্রের প্যাসিফিক নর্থওয়েস্ট ন্যাশনাল ল্যাবরেটরি
• 👥 খবরের মুখ্য ব্যক্তি: জোনাস সেলবার্গ, ক্লডিয়া গয়
• 🔢 গুরুত্বপূর্ণ সংখ্যা: ২৩৫ কেলভিন, ২২৭ কেলভিন, ২৩০.৬ কেলভিন, ৬.৪ মাইক্রোমিটার, ২৪৫-১৯০ কেলভিন