भौतिक विज्ञानी ऑप्टिकल चिमटी जैसे वास्तविक दुनिया के प्रयोगों में अनदेखी अनिश्चितता की पहचान करते हैं

(नानावरक न्यूज़) भौतिक प्रणालियों का वर्णन करने वाले समीकरण अक्सर यह मानते हैं कि सिस्टम की मापने योग्य विशेषताएं - तापमान या रासायनिक क्षमता, उदाहरण के लिए - सटीक रूप से जानी जा सकती हैं। लेकिन वास्तविक दुनिया उससे भी अधिक गंदी है, और अनिश्चितता अपरिहार्य है। तापमान में उतार-चढ़ाव होता है, उपकरण ख़राब हो जाते हैं, पर्यावरण हस्तक्षेप करता है और समय के साथ प्रणालियाँ विकसित होती हैं। सांख्यिकीय भौतिकी के नियम किसी प्रणाली की स्थिति के बारे में अनिश्चितता को संबोधित करते हैं जो तब उत्पन्न होती है जब वह प्रणाली अपने पर्यावरण के साथ बातचीत करती है। लेकिन एसएफआई के प्रोफेसर डेविड वोल्पर्ट और ऑस्ट्रिया के विएना में कॉम्प्लेक्सिटी साइंस हब के पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता जान कोरबेल कहते हैं, लेकिन वे लंबे समय से दूसरे प्रकार से चूक गए हैं। में प्रकाशित एक नए पेपर में शारीरिक समीक्षा अनुसंधान ("अनिश्चित स्टोकेस्टिक प्रक्रियाओं का कोई भी संतुलन थर्मोडायनामिक्स"), भौतिकविदों की जोड़ी का तर्क है कि थर्मोडायनामिक मापदंडों में अनिश्चितता - सिस्टम के ऊर्जावान व्यवहार को नियंत्रित करने वाले समीकरणों में निर्मित - एक प्रयोग के परिणाम को भी प्रभावित कर सकती है। ऑप्टिकल चिमटी, जिसे यहां एक नैनोकण को ​​फंसाते हुए दिखाया गया है, एक प्रकार की अनिश्चितता से प्रभावित प्रणालियों में से एक है जिसे भौतिक विज्ञानी लंबे समय से अनदेखा कर रहे हैं। (छवि: स्टीवन होकेस्ट्रा / विकिपीडिया CC BY-SA 4.0) वोल्पर्ट कहते हैं, "वर्तमान में, इस प्रकार की अनिश्चितता के अपरिहार्य होने के बावजूद इसके थर्मोडायनामिक परिणामों के बारे में लगभग कुछ भी ज्ञात नहीं है।" नए पेपर में, वह और कोरबेल इसे समायोजित करने के लिए स्टोकेस्टिक थर्मोडायनामिक्स के समीकरणों को संशोधित करने के तरीकों पर विचार करते हैं। जब कोरबेल और वोल्पर्ट सूचना और थर्मोडायनामिक्स पर 2019 कार्यशाला में मिले, तो उन्होंने गैर-संतुलन प्रणालियों के संदर्भ में इस दूसरी प्रकार की अनिश्चितता के बारे में बात करना शुरू कर दिया। "हमने सोचा, यदि आप अपने सिस्टम को नियंत्रित करने वाले थर्मोडायनामिक मापदंडों को ठीक से नहीं जानते हैं तो क्या होगा?" कोरबेल याद करते हैं। "और फिर हमने खेलना शुरू कर दिया।" थर्मोडायनामिक प्रणालियों का वर्णन करने वाले समीकरणों में अक्सर तापमान और रासायनिक क्षमता जैसी चीज़ों के लिए सटीक रूप से परिभाषित शब्द शामिल होते हैं। कोरबेल कहते हैं, "लेकिन एक प्रयोगकर्ता या पर्यवेक्षक के रूप में आप जरूरी नहीं कि इन मूल्यों को बहुत बड़ी सटीकता से जानते हों।" इससे भी अधिक निराशा की बात यह है कि उन्हें एहसास हुआ कि माप की सीमाओं और इस तथ्य के कारण कि ये मात्राएँ तेज़ी से बदलती हैं, तापमान, दबाव या आयतन जैसे मापदंडों को सटीक रूप से मापना असंभव है। उन्होंने माना कि उन मापदंडों के बारे में अनिश्चितता न केवल सिस्टम की मूल स्थिति के बारे में जानकारी को प्रभावित करती है, बल्कि यह कैसे विकसित होती है। कोरबेल कहते हैं, यह लगभग विरोधाभासी है। “ऊष्मप्रवैगिकी में, आप अपनी स्थिति के बारे में अनिश्चितता मान रहे हैं इसलिए आप इसका वर्णन संभाव्य तरीके से करते हैं। और यदि आपके पास क्वांटम थर्मोडायनामिक्स है, तो आप क्वांटम अनिश्चितता के साथ ऐसा करते हैं, ”वह कहते हैं। "लेकिन दूसरी ओर, आप यह मान रहे हैं कि सभी पैरामीटर सटीक परिशुद्धता के साथ ज्ञात हैं।" कोरबेल का कहना है कि नए कार्य का कई प्राकृतिक और इंजीनियर प्रणालियों पर प्रभाव पड़ता है। उदाहरण के लिए, यदि किसी कोशिका को कुछ रासायनिक प्रतिक्रिया करने के लिए तापमान को महसूस करने की आवश्यकता होती है, तो इसकी सटीकता सीमित होगी। तापमान माप में अनिश्चितता का मतलब यह हो सकता है कि सेल अधिक काम करता है - और अधिक ऊर्जा का उपयोग करता है। उनका कहना है, ''सिस्टम को न जानने के कारण सेल को यह अतिरिक्त कीमत चुकानी पड़ती है।'' ऑप्टिकल चिमटी एक और उदाहरण पेश करें. ये उच्च-ऊर्जा लेजर किरणें हैं जिन्हें आवेशित कणों के लिए एक प्रकार का जाल बनाने के लिए कॉन्फ़िगर किया गया है। भौतिक विज्ञानी "कठोरता" शब्द का उपयोग जाल द्वारा हिलाए जाने का विरोध करने की कण की प्रवृत्ति का वर्णन करने के लिए करते हैं। लेज़रों के लिए इष्टतम विन्यास निर्धारित करने के लिए वे कठोरता को यथासंभव सटीक रूप से मापते हैं। वे आमतौर पर बार-बार माप लेकर ऐसा करते हैं, यह मानते हुए कि अनिश्चितता माप से ही उत्पन्न होती है। लेकिन कोरबेल और वोल्पर्ट एक और संभावना पेश करते हैं - कि अनिश्चितता इस तथ्य से उत्पन्न होती है कि सिस्टम विकसित होने के साथ-साथ कठोरता भी बदल सकती है। यदि ऐसा मामला है, तो बार-बार समान माप इसे पकड़ नहीं पाएंगे, और इष्टतम कॉन्फ़िगरेशन ढूंढना मायावी रहेगा। "यदि आप एक ही प्रोटोकॉल करते रहते हैं, तो कण एक ही बिंदु पर समाप्त नहीं होता है, आपको थोड़ा धक्का देना पड़ सकता है," जिसका अर्थ है अतिरिक्त कार्य जो पारंपरिक समीकरणों द्वारा वर्णित नहीं है। कोरबेल का कहना है कि यह अनिश्चितता सभी स्तरों पर हो सकती है। जिसे अक्सर माप में अनिश्चितता के रूप में समझा जाता है, वह छद्म रूप में मापदंडों में अनिश्चितता हो सकती है। शायद एक प्रयोग एक खिड़की के पास किया गया था जहाँ सूरज चमक रहा था, और फिर बादल होने पर दोहराया गया था। या शायद एयर कंडीशनर कई परीक्षणों के बीच चालू हो गया। कई स्थितियों में, वे कहते हैं, "इस अन्य प्रकार की अनिश्चितता को देखना प्रासंगिक है।"

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• स्रोत: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64416.php