एक ही मौलिक कानून का उपयोग करके विभिन्न प्रणालियों का वर्णन करना एक प्राचीन विचार है। उदाहरण के लिए, 18वीं सदी की शुरुआत में, फ्रांसीसी गणितज्ञ एवरिस्ट गैलोइस ने समूह सिद्धांत को जन्म दिया, जो गणित का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है लेकिन भौतिकी और रसायन विज्ञान में भी इसका ठोस अनुप्रयोग पाया गया है। सांख्यिकीय भौतिकी में, अन्य गणितीय उपकरण जिन्हें सार्वभौमिकता वर्ग कहा जाता है, समान स्थूल विशेषताओं वाले सिस्टम का वर्णन कर सकते हैं, हालांकि इन प्रणालियों के सूक्ष्म विवरण बहुत भिन्न हो सकते हैं। कुछ सार्वभौमिकता वर्ग थर्मल संतुलन में बड़ी संख्या में कणों से बनी प्रणालियों का वर्णन करने के लिए केवल कुछ मापदंडों का उपयोग करते हैं।
हालाँकि, प्रकृति में अधिकांश प्रणालियाँ संतुलन में नहीं हैं। 1986 में, मेहरान कारदार, जियोर्जियो पेरिसी और यी-चेंग झांग ने कारदार-पेरिसी-झांग (KPZ) समीकरण निकाला। इस सफलता ने केपीजेड सार्वभौमिकता वर्ग का निर्माण किया, जो इंटरफेस की एक विस्तृत श्रृंखला की गतिशीलता का वर्णन करता है। इनमें क्रिस्टलीय सतहें, जंगल की आग के अग्रभाग और खिड़की पर पाला शामिल हैं। ये ऐसी प्रणालियाँ हैं जो यादृच्छिक तरीके से विस्तारित और सिकुड़ती हैं और इसलिए इन्हें संतुलन से बाहर प्रणालियों के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।
अभी, सिल्वेन रेवेट्स और जैकलिन बलोच फ्रांस की यूनिवर्सिटी पेरिस-सैकले और सहयोगियों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने एक प्रयोग किया है जो दर्शाता है कि पोलरिटोनिक बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट (बीईसी) केपीजेड सार्वभौमिकता वर्ग और इसकी समृद्ध भौतिकी का अध्ययन करने के लिए एक ट्यून करने योग्य मंच प्रदान कर सकता है। वे अपने परिणामों की रिपोर्ट करते हैं प्रकृति.
प्रकाश और पदार्थ क्वासिपार्टिकल
एक्सिटॉन-पोलारिटोन - अक्सर इसे सरलता से कहा जाता है पोलारिटोन - फोटॉन और इलेक्ट्रॉन-होल जोड़े के बीच युग्मन से उत्पन्न होने वाले क्वासिपार्टिकल्स हैं, जिन्हें स्वयं एक्सिटॉन कहा जाता है। अपने प्रयोग में, टीम ने फेब्री-पेरोट माइक्रोकैविटी के भीतर सीमित फोटॉन उत्सर्जित करने के लिए एक लेजर का उपयोग किया। जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, यह दो वितरित ब्रैग रिफ्लेक्टर से बना है। फोटॉनों को अर्धचालक क्वांटम कुओं द्वारा अवशोषित किया जाता है जो गुहा में एम्बेडेड होते हैं, जिससे एक्साइटॉन बनते हैं। फिर, एक्साइटॉन इलेक्ट्रॉन-छिद्र पुनर्संयोजन द्वारा नष्ट हो जाते हैं और फिर से फोटॉन बनाते हैं। यदि यह प्रक्रिया फोटॉन के गुहा से बाहर निकलने से पहले कई बार होती है, तो इससे पोलारिटोन का निर्माण होता है।
पोलारिटोन की एक महत्वपूर्ण संपत्ति यह है कि वे बोसॉन हैं, और इसलिए पाउली अपवर्जन सिद्धांत के अधीन नहीं हैं। इसलिए एक पोलारिटोनिक बीईसी बनाना संभव है, जो एक एकल क्वांटम अवस्था में मैक्रोस्कोपिक संख्या में क्वासिपार्टिकल्स से बना है। परमाणु गैसों से बने बीईसी की तुलना में, जिन्हें उप-माइक्रोकेल्विन तापमान तक ठंडा करने की आवश्यकता होती है, पोलरिटोनिक कंडेनसेट आमतौर पर कुछ केल्विन के तापमान पर - और कभी-कभी कमरे के तापमान पर - उपयोग किए गए अर्धचालकों के आधार पर बनाया जा सकता है। परमाणु और पोलारिटोनिक बीईसी के बीच एक और महत्वपूर्ण अंतर यह है कि परमाणु बीईसी थर्मल संतुलन में हैं, जबकि पोलारिटोनिक बीईसी संतुलन से बाहर सिस्टम हैं। दरअसल, पोलारिटोनिक कंडेनसेट को बनाए रखने के लिए, वैज्ञानिकों को सिस्टम के अंदर और बाहर जाने वाले फोटॉन की संख्या को स्थिर करने के लिए लेजर के साथ गुहा को लगातार उत्तेजित करना चाहिए।
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केपीजेड समीकरण का उपयोग पहली बार संतुलन से बाहर प्रणालियों की बेतरतीब गतिशीलता का वर्णन करने के लिए किया गया था, जैसे कि बैक्टीरिया कालोनियों के विस्तार का इंटरफ़ेस। वास्तव में, यह दिखाया गया है कि लगभग सभी बढ़ते इंटरफ़ेस KPZ सार्वभौमिकता वर्ग में आते हैं। रैवेट्स, बलोच और सहकर्मियों ने अपने पोलारिटोनिक बीईसी के चरण को मापा और प्रदर्शित किया कि यह केपीजेड सार्वभौमिकता वर्ग में आता है। यह उस भविष्यवाणी की पुष्टि करता है जो 2015 में की गई थी। अधिक सटीक रूप से, उन्होंने ऑप्टिकल इंटरफेरोमेट्री का उपयोग करके दिखाया है, कि 1D पोलारिटोन कंडेनसेट के चरण का क्षय संख्यात्मक और प्रयोगात्मक रूप से, KPZ स्केलिंग कानून का पालन करता है।
टीम लिखती है, "1डी से परे, एक्सिटॉन-पोलारिटॉन लैटिस 2डी में केपीजेड भौतिकी की खोज के लिए रोमांचक दृष्टिकोण प्रदान करते हैं, जहां प्रायोगिक कार्यान्वयन की अत्यधिक मांग है।" प्रकृति. इसके अलावा, पोलारिटोनिक प्रयोगों को सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है, जिसका अर्थ है कि उनका शोध केपीजेड और अन्य सार्वभौमिकता वर्गों से संबंधित विभिन्न संतुलन से बाहर क्वांटम सिस्टम का अध्ययन करने के लिए एक ट्यून करने योग्य पोलारिटोनिक प्लेटफॉर्म का मार्ग प्रशस्त करता है।
