अजीब क्वांटम प्रभाव की भविष्यवाणी 30 साल पहले की गई थी

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अजीब क्वांटम प्रभाव की भविष्यवाणी 30 साल पहले की गई थी

पाउली ब्लॉकिंग, एक क्वांटम घटना जो घने क्वांटम गैस को अचानक पारदर्शी बनाती है, अब तीन स्वतंत्र प्रयोगों में देखी गई है।

भौतिक विज्ञान


18 नवंबर 2021

ब्लू लेजर लाइट का उपयोग यह मापने के लिए किया जाता है कि क्वांटम प्रभाव स्ट्रोंटियम अणुओं की अल्ट्राकोल्ड गैस में प्रकाश के बिखरने को कैसे प्रभावित कर सकता है।

क्रिश्चियन सेनर, ये लैब्स / डिस्ट्रिक्ट

यदि आपके पास घने क्वांटम गैस बादल पर्याप्त ठंडे हैं, तो आप इसके माध्यम से देख सकते हैं। पॉली ब्लॉकिंग नामक यह घटना उन्हीं प्रभावों के कारण होती है जो परमाणुओं को अपना निर्माण देते हैं, और अब इसे पहली बार देखा जा रहा है।

“यह तीन दशकों से अधिक के लिए एक सैद्धांतिक भविष्यवाणी है,” वे कहते हैं अमिता देब न्यूजीलैंड में ओटागो विश्वविद्यालय में, तीन टीमों में से एक का सदस्य जिसने अब इसे स्वतंत्र रूप से देखा है। “यह पहली बार है जब यह प्रयोगात्मक रूप से सिद्ध हुआ है।”

पाउली एक प्रकार के कण से बनी गैसों में अवरुद्ध है जिसे फ़र्मियन कहा जाता है, एक श्रृंखला जिसमें प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉन होते हैं जो सभी परमाणुओं को बनाते हैं। ये कण पाउली अपवर्जन सिद्धांत नामक एक नियम का पालन करते हैं, जो इंगित करता है कि कोई भी दो समान फ़र्मियन किसी दिए गए सिस्टम में समान क्वांटम अवस्था पर कब्जा नहीं कर सकते हैं।

“वही प्रभाव इस बात के लिए ज़िम्मेदार है कि आप फर्श से क्यों नहीं गिरते,” वे कहते हैं ब्रायन डेमार्को अर्बाना-शैंपेन में इलिनोइस विश्वविद्यालय में, जिन्होंने इसे देखा, वे तीनों टीमों में से किसी के सदस्य नहीं थे। “यह भौतिकी, जिसका निरीक्षण करना बहुत कठिन है, आपके चारों ओर है और पदार्थ की संरचना और स्थिरता को निर्धारित करने में मदद करती है।”

पाउली अवरोधन तब होता है जब फ़र्मियन गैस में इतनी बारीकी से भर जाते हैं कि सभी उपलब्ध क्वांटम अवस्थाएँ फ़र्मी सी नामक पदार्थ के रूप में भर जाती हैं। जब ऐसा होता है, तो कण गति करने में असमर्थ हो जाते हैं, इसलिए प्रकाश उन्हें गति नहीं दे सकता। क्योंकि प्रकाश जो कणों द्वारा अवशोषित या उत्सर्जित होता है, तेज हो जाएगा, प्रकाश को गैस के साथ बातचीत किए बिना सीधे चमकने के लिए मजबूर किया जाता है।

“यह एक बहुत ही बुनियादी घटना है, लेकिन यह देखने के लिए एक शैतान की तरह है,” वे कहते हैं यायर मार्गलिटो मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में तीन टीमों में से एक के सदस्य। “आपको इन चरम स्थितियों की आवश्यकता है – उच्च घनत्व और अति-निम्न तापमान – इसे देखने में सक्षम होने के लिए – और दोनों को एक साथ प्राप्त करना कठिन है।”

तीनों समूहों ने चुंबकीय जाल में फंसे परमाणुओं के साथ समान प्रयोग किए और फिर शून्य के करीब ठंडा हो गया। सभी ने अलग-अलग परमाणुओं का इस्तेमाल किया, लेकिन समान परिणाम प्राप्त हुए: जब गैसें ठंडी और घने समुद्र बनाने के लिए पर्याप्त थीं, तो प्रकाश का प्रकीर्णन काफी कम था।

“एक ही समय में तीन प्रयोग सामने आए और विभिन्न दिशाओं से समस्या का सामना करना बहुत अच्छी बात है,” देब कहते हैं। तीनों के नतीजे एक जैसे रहे।

यह खोज शोधकर्ताओं को उच्च-ऊर्जा, या उत्साहित परमाणुओं का अध्ययन करने में मदद कर सकती है, जो बताता है कि तेजी से क्षय होता है। “कल्पना कीजिए कि मैं एक उत्तेजित परमाणु कहीं और से लेता हूँ और इसे परमाणुओं के इस उग्र समुद्र में रख देता हूँ। जब वह आंदोलन की स्थिति से बाहर निकलने की कोशिश करता है, तो उसे कहीं नहीं जाना पड़ता है, इसलिए राज्य का जीवनकाल कृत्रिम रूप से बढ़ाया जाता है, “वे कहते हैं। ईसाई सेनेर कोलोराडो में JILA रिसर्च इंस्टीट्यूट में टीम का एक सदस्य।

शोधकर्ताओं का कहना है कि यह घटना क्वांटम कंप्यूटर में भी उपयोगी हो सकती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि इनमें से कुछ उपकरणों में उपयोग किए जाने वाले अणु आने वाली रोशनी के प्रति बेहद संवेदनशील हो सकते हैं, और फर्मी महासागर में कंप्यूटर के पुर्जों का निर्माण उस संवेदनशीलता को कम कर सकता है और मशीनों को उनकी स्थिरता को बढ़ाकर उनकी क्वांटम स्थिति को लंबे समय तक बनाए रखने में मदद करता है।

जर्नल संदर्भ: विज्ञान, डीओआई: 10.1126 / Science.abh3483, डीओआई: 10.1126 / Science.abh3470, डीओआई: 10.1126 / Science.abi6153

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