भौतिक प्रभाव क्वांटम दुनिया में भी मान्य है

जनवरी 20, 2023 (नानावरक न्यूज़) बॉन विश्वविद्यालय के भौतिकविदों ने प्रयोगात्मक रूप से सिद्ध किया है कि सांख्यिकीय भौतिकी का एक महत्वपूर्ण प्रमेय तथाकथित "बोस-आइंस्टीन संघनन" पर लागू होता है। उनके परिणाम अब क्वांटम "सुपरपार्टिकल्स" के कुछ गुणों को मापना और सिस्टम विशेषताओं को कम करना संभव बनाते हैं जो अन्यथा निरीक्षण करना मुश्किल होगा। अध्ययन अब में प्रकाशित किया गया है फिजिकल रिव्यू लेटर्स ("फोटोन्स के बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट के लिए उतार-चढ़ाव-विघटन संबंध"). मान लीजिए आपके सामने एक अज्ञात द्रव से भरा पात्र है। आपका लक्ष्य यह पता लगाना है कि इसमें मौजूद कण (परमाणु या अणु) अपनी तापीय ऊर्जा के कारण बेतरतीब ढंग से आगे-पीछे कैसे चलते हैं। हालाँकि, आपके पास एक माइक्रोस्कोप नहीं है जिसके साथ आप "ब्राउनियन गति" के रूप में ज्ञात इन स्थिति में उतार-चढ़ाव की कल्पना कर सकते हैं। यह पता चला है कि आपको इसकी आवश्यकता नहीं है: आप किसी वस्तु को एक तार से बाँध सकते हैं और उसे तरल के माध्यम से खींच सकते हैं। आपको जितना अधिक बल लगाना होगा, आपका तरल उतना ही अधिक चिपचिपा होगा। और यह जितना अधिक चिपचिपा होता है, तरल में कणों की औसत स्थिति उतनी ही कम होती है। किसी दिए गए तापमान पर चिपचिपाहट का उपयोग उतार-चढ़ाव की सीमा का अनुमान लगाने के लिए किया जा सकता है। इस मूलभूत संबंध का वर्णन करने वाला भौतिक नियम उतार-चढ़ाव-अपव्यय प्रमेय है। सरल शब्दों में, यह बताता है: किसी सिस्टम को बाहर से परेशान करने के लिए आपको जितना अधिक बल लगाने की आवश्यकता होगी, यदि आप इसे अकेला छोड़ देते हैं तो यह बेतरतीब ढंग से (यानी, सांख्यिकीय रूप से) उतार-चढ़ाव करेगा। "अब हमने पहली बार क्वांटम सिस्टम के एक विशेष समूह के लिए प्रमेय की वैधता की पुष्टि की है: बोस-आइंस्टीन संघनित," बॉन विश्वविद्यालय में एप्लाइड फिजिक्स संस्थान से डॉ जूलियन श्मिट बताते हैं। फोटॉनों (हरा) को डाई अणुओं (लाल) द्वारा "निगल" लिया जा सकता है और बाद में फिर से "थूका" जा सकता है। इसकी जितनी अधिक संभावना होती है, फोटॉन संख्या में उतना ही अधिक उतार-चढ़ाव होता है। (छवि: जे. श्मिट, बॉन विश्वविद्यालय)

हजारों प्रकाश कणों से बना "सुपर फोटॉन"

बोस-आइंस्टीन संघनन पदार्थ के विदेशी रूप हैं जो एक क्वांटम यांत्रिक प्रभाव के कारण उत्पन्न हो सकते हैं: कुछ शर्तों के तहत, कण, चाहे वे परमाणु हों, अणु हों, या यहां तक ​​कि फोटॉन (कण जो प्रकाश का निर्माण करते हैं), अप्रभेद्य हो जाते हैं। उनमें से कई सैकड़ों या हजारों एक "सुपर कण" - बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट (बीईसी) में विलीन हो जाते हैं। परिमित तापमान पर एक तरल पदार्थ में, अणु यादृच्छिक रूप से आगे पीछे चलते हैं। तरल जितना गर्म होता है, उतने ही अधिक तापीय उतार-चढ़ाव होते हैं। बोस-आइंस्टीन संघनन में भी उतार-चढ़ाव हो सकता है: संघनित कणों की संख्या भिन्न होती है। और यह उतार-चढ़ाव बढ़ते तापमान के साथ भी बढ़ता जाता है। "अगर उतार-चढ़ाव-अपव्यय प्रमेय बीईसी पर लागू होता है, तो उनके कण संख्या में उतार-चढ़ाव जितना अधिक होता है, उतना ही संवेदनशील रूप से उन्हें बाहरी गड़बड़ी का जवाब देना चाहिए," श्मिट ने जोर दिया। "दुर्भाग्य से, अल्ट्राकोल्ड परमाणु गैसों में आमतौर पर अध्ययन किए गए बीईसी में संख्या में उतार-चढ़ाव इस संबंध का परीक्षण करने के लिए बहुत छोटा है।" हालांकि, प्रो. डॉ. मार्टिन वेइट्ज़ का अनुसंधान समूह, जिसके भीतर श्मिट एक कनिष्ठ अनुसंधान समूह के नेता हैं, फोटॉन से बने बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट के साथ काम करता है। और इस प्रणाली के लिए सीमा लागू नहीं होती है। भौतिक विज्ञानी बताते हैं, "हम अपने बीईसी में फोटॉन को डाई अणुओं के साथ बातचीत करते हैं, " हाल ही में यूरोपीय संघ के युवा वैज्ञानिकों के लिए अत्यधिक संपन्न पुरस्कार जीता, जिसे ईआरसी स्टार्टिंग ग्रांट के रूप में जाना जाता है। जब फोटोन डाई अणुओं के साथ इंटरैक्ट करते हैं, तो अक्सर ऐसा होता है कि एक अणु एक फोटॉन को "निगल" लेता है। जिससे डाई ऊर्जावान रूप से उत्तेजित हो जाती है। यह बाद में एक फोटॉन को "थूक कर" इस ​​उत्तेजना ऊर्जा को जारी कर सकता है।

कम ऊर्जा वाले फोटॉन कम बार निगले जाते हैं

भौतिक विज्ञानी कहते हैं, "डाई अणुओं के संपर्क के कारण, हमारे बीईसी में फोटॉन की संख्या में बड़े सांख्यिकीय उतार-चढ़ाव दिखाई देते हैं।" इसके अलावा, शोधकर्ता इस भिन्नता की ताकत को ठीक से नियंत्रित कर सकते हैं: प्रयोग में, फोटॉन दो दर्पणों के बीच फंसे हुए हैं, जहां वे पिंग-पोंग गेम तरीके से आगे और पीछे दिखाई देते हैं। दर्पणों के बीच की दूरी भिन्न हो सकती है। यह जितना बड़ा होता है, फोटॉनों की ऊर्जा उतनी ही कम होती है। चूँकि निम्न-ऊर्जा वाले फोटॉनों में डाई अणु को उत्तेजित करने की संभावना कम होती है (इसलिए उन्हें कम निगला जाता है), संघनित प्रकाश कणों की संख्या में अब बहुत कम उतार-चढ़ाव होता है। बॉन भौतिकविदों ने अब जांच की कि कैसे उतार-चढ़ाव की सीमा बीईसी की "प्रतिक्रिया" से संबंधित है। यदि उतार-चढ़ाव-अपव्यय प्रमेय धारण करता है, तो उतार-चढ़ाव कम होने पर यह संवेदनशीलता कम होनी चाहिए। "वास्तव में, हम अपने प्रयोगों में इस प्रभाव की पुष्टि करने में सक्षम थे," श्मिट पर जोर देते हैं, जो बॉन विश्वविद्यालय में ट्रांसडिसिप्लिनरी रिसर्च एरिया (टीआरए) "मैटर" और क्लस्टर ऑफ एक्सीलेंस "एमएल4क्यू - मैटर" के सदस्य भी हैं। क्वांटम कम्प्यूटिंग के लिए प्रकाश। तरल पदार्थों की तरह, मैक्रोस्कोपिक प्रतिक्रिया मापदंडों से बोस-आइंस्टीन संघनित के सूक्ष्म गुणों का अनुमान लगाना अब संभव है जिसे अधिक आसानी से मापा जा सकता है। श्मिट कहते हैं, "यह जटिल फोटोनिक सिस्टम में सटीक तापमान निर्धारण जैसे नए अनुप्रयोगों के लिए एक रास्ता खोलता है।"

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• स्रोत: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62217.php