سپن سپر سولڈ ایک کوانٹم اینٹی فیرو میگنیٹ میں ظاہر ہوتا ہے - فزکس ورلڈ

افلاطون کے ذریعہ دوبارہ شائع کیا گیا۔

فالونگ: 0

پیرا میگنیٹک کولنگ کے مقابلے میں ایک سپن سپر سولڈ کے اڈیبیٹک کولنگ کے عمل کو ظاہر کرنے والی تصویر — یہ اعداد و شمار پیرا میگنیٹک کولنگ کے مقابلے اسپن سپر سولڈ کے اڈیبیٹک کولنگ کے عمل کو واضح کرتا ہے، اسپن سپر سولڈ کولنگ کی منفرد خصوصیات کو اجاگر کرتا ہے۔ تکونی جالی ساخت اور تجرباتی آلات (NBCP مرکبات کے ساتھ) adiabatic magnetocaloric پیمائش کے لیے بھی ان سیٹوں میں شامل ہیں۔ (بشکریہ: ڈبلیو لی)

چین، فرانس اور آسٹریلیا کے محققین کو مادے کی ایک غیر ملکی کوانٹم حالت کے نئے شواہد ملے ہیں جسے سپن سپر سولڈ کہتے ہیں۔ یہ دریافت، ایک تکونی جوہری جالی ساخت کے ساتھ ایک اینٹی فیرو میگنیٹک مواد میں کی گئی ہے، بنیادی طبیعیات میں ایک پیش رفت کی نمائندگی کرتی ہے اور یہ نئی ٹھنڈک کی تکنیکوں کی ترقی میں بھی مدد کر سکتی ہے جن میں مائع ہیلیم کی ضرورت نہیں ہے، کیونکہ یہ مواد ایک بڑا مقناطیسی اثر بھی ظاہر کرتا ہے۔

جیسا کہ ان کے نام سے ظاہر ہوتا ہے، سپر سولڈ وہ مواد ہیں جو بغیر رگڑ کے بہتے ہیں (جیسے سپر فلوئڈ) حالانکہ ان کے اجزاء کے ذرات ایک کرسٹل جالی میں ترتیب دیئے گئے ہیں (جیسے ٹھوس)۔ اس طرح، یہ مواد دو مسلسل ہم آہنگی کو توڑتے ہیں: کرسٹل لائن ترتیب کی وجہ سے ترجمہی انویرینس؛ اور گیج کی توازن، مواد کے بغیر رگڑ کے بہاؤ کی وجہ سے۔

تھیوریسٹوں نے 1960 کی دہائی میں پیشین گوئی کی تھی کہ سپر سولڈز کوانٹم سالڈز میں نام نہاد موبائل بوسونک خالی جگہوں کے ساتھ موجود ہونا چاہیے - یعنی، انٹیجر اسپن اقدار کے ساتھ ایٹم کرسٹل جالی کے ذریعے منتقل ہونے کے ساتھ پیچھے رہ جاتے ہیں۔ 1980 کی دہائی کے آغاز سے، تجرباتی تحقیق نے ان اشارے پر توجہ مرکوز کی کہ سپر فلوڈ ہیلیم-4 میں سپر سولیڈٹی واقع ہو سکتی ہے۔ 2004 میں، امریکہ میں پنسلوانیا اسٹیٹ یونیورسٹی کے ماہرین طبیعیات نے اس مواد میں سپر سولیڈیٹی کے ثبوت کی اطلاع دی۔ تاہم، اسی محققین کی طرف سے مزید تحقیقات انکشاف ہوا کہ وہ غلط تھے۔، اور ان کے مشاہدات ہوسکتے ہیں۔ دوسرے طریقوں سے وضاحت کی.

مزید حالیہ تجربات نے دکھایا ہے کہ ایک سمت میں بڑھی ہوئی ڈوپولر کوانٹم گیسیں ایک باقاعدہ بوس آئن سٹائن کنڈینسیٹ (BEC) سے سپر سالڈ خصوصیات والی ریاست میں منتقلی کے مرحلے سے گزر سکتی ہیں۔ ڈوپولر گیسوں میں ایٹموں میں بڑے مقناطیسی لمحات ہوتے ہیں اور یہ ان کے درمیان تعاملات ہیں جو ان نظاموں میں سپر سولیڈیٹی کو جنم دیتے ہیں۔

ثبوت کی پرتیں۔

محققین کی قیادت گینگ ایس یو پر یونیورسٹی آف چائنیز اکیڈمی آف سائنسز (CAS) بیجنگ میں اب کہتے ہیں کہ انہوں نے کیمیائی فارمولے Na کے ساتھ حال ہی میں ترکیب شدہ اینٹی فیرو میگنیٹ میں ایک سپر سولڈ کا کوانٹم مقناطیسی اینالاگ پایا ہے۔₂BaCo (PO₄)₂. یہ کمپاؤنڈ، جسے NBCP کے نام سے جانا جاتا ہے، ایک بڑا مقناطیسی اثر بھی دکھاتا ہے، مطلب یہ ہے کہ جب بیرونی مقناطیسی فیلڈ کو لاگو کیا جاتا ہے اور ہٹا دیا جاتا ہے تو یہ گرم ہو جاتا ہے اور ڈرامائی طور پر ٹھنڈا ہو جاتا ہے۔

ایس یو اور ساتھیوں وی لی کی انسٹی ٹیوٹ آف تھیوریٹیکل فزکس، سی اے ایس; جنسن ژیانگ اور پیجی سن سے انسٹی ٹیوٹ آف فزکس، سی اے ایس، اور وینتاو جن at بیحینگ یونیورسٹی 1 K سے کم درجہ حرارت پر ان کی میگنیٹو کیلورک پیمائش کی گئی۔ ان کے تجرباتی اعداد و شمار اور سپر سولڈ کوانٹم فیز ٹرانزیشن کے نظریاتی حسابات کے درمیان بہترین معاہدے نے انہیں اس بات پر قائل کرنے میں مدد کی کہ وہ ایک نئے سپن سپر سولڈ کا مشاہدہ کر رہے ہیں۔

مزید تصدیق خوردبینی شواہد سے ہوئی جو انہوں نے NBCP کے اعلیٰ معیار کے نمونوں پر نیوٹران کے پھیلاؤ کے تجربات کر کے حاصل کیے انسٹی ٹیوٹ Laue-Langevin فرانس میں اور آسٹریلیائی نیوکلیئر سائنس اینڈ ٹیکنالوجی آرگنائزیشن. ایس یو کا کہنا ہے کہ "تفریح کی چوٹیوں نے جہاز کے اندر تین ذیلی ترتیب، ٹھوس ترتیب اور جہاز سے باہر کی سمت میں عدم مطابقت کا انکشاف کیا۔" "مؤخر الذکر کا تعلق خالی گولڈ اسٹون طریقوں کے وجود سے ہوسکتا ہے (بوسن میں توازن کو توڑنے کی ایک شکل) اور اس وجہ سے کمپاؤنڈ میں اسپن سپر فلوئڈیٹی کے وجود کی حمایت کرتا ہے۔"

مادے کی ایک نئی کوانٹم حالت اور ایک نیا کولنگ میکانزم

CAS ٹیم نے NBCP کا مطالعہ کرنے کا انتخاب کیا کیونکہ یہ مضبوط کم توانائی کے اسپن اتار چڑھاو کو ظاہر کرتا ہے، جو ممکنہ کوانٹم اسپن مائع حالت کی نشاندہی کرتا ہے۔ یہ ایک اینٹی فیرو میگنیٹ بھی ہے، مطلب یہ ہے کہ روایتی فیرو میگنیٹ کے برعکس، جس میں متوازی الیکٹران اسپن ہوتے ہیں، اس کے الیکٹران اسپن ایک دوسرے سے متوازی سیدھ میں ہوتے ہیں۔ یہ مخالف صف بندی گھماؤ کے درمیان مضبوط تعامل کا باعث بنتی ہے۔

ٹیم کے ممبران میں سے ایک کے تجویز کرنے کے بعد کہ NBCP میں سپن سپر سولڈ موجود ہو سکتا ہے، لی اور گینگ نے اپنے تجرباتی ساتھیوں ژیانگ، جن اور سن سے پوچھا کہ کیا کمپاؤنڈ میں نئی کوانٹم اسپن سٹیٹس تلاش کرنا ممکن ہے۔ "انہوں نے مادے کی نئی کوانٹم حالت کا مشاہدہ کیا، سپن سپر سولڈ،" لی یاد کرتے ہیں۔

مادے کی ایک نئی کوانٹم حالت کو ظاہر کرنے کے ساتھ ساتھ، یہ دریافت ہیلیم سے پاک ذیلی کیلون کولنگ کے نئے طریقوں کا باعث بھی بن سکتی ہے۔ لی نے بتایا کہ یہ مواد سائنس، کوانٹم ٹکنالوجی اور خلائی ایپلی کیشنز کے لیے بہت زیادہ مطلوب ہیں۔ طبیعیات کی دنیا.

سپر سولیڈیٹی دوسری جہت میں داخل ہوتی ہے۔

لی بتاتے ہیں کہ فی الحال مواد کو چند کیلون درجہ حرارت پر ٹھنڈا کرنے کے دو اہم طریقے ہیں۔ پہلا ہیلیئم کا استعمال کرنا ہے، جو 4.15 K سے کم درجہ حرارت پر مائع بن جاتا ہے۔ دوسرا مقناطیسی کیلورک اثر کا فائدہ اٹھانا ہے، جس میں مخصوص مواد لاگو مقناطیسی میدان کے زیر اثر درجہ حرارت کو تبدیل کرتے ہیں۔ ان دونوں تکنیکوں میں اپنی خامیاں ہیں: ہیلیم نایاب ہے اور اس وجہ سے مہنگا ہے، جبکہ میگنیٹوکلورک کولنگ کے لیے استعمال ہونے والے مرکبات کی خاص کلاس (جنہیں ہائیڈریٹڈ پیرا میگنیٹک نمکیات کہا جاتا ہے) میں کم مقناطیسی اینٹروپی کثافت، ناقص کیمیائی استحکام اور کم تھرمل چالکتا ہے۔ تاہم، لی کا دعویٰ ہے کہ نئے دریافت ہونے والے اسپن سپر سولڈ میں دیوہیکل مقناطیسی اثر کم توانائیوں پر اجتماعی اسپن کے جوش سے فائدہ اٹھا کر "ان خرابیوں کو مؤثر طریقے سے دور کر سکتا ہے"۔

دوسرے اسپن سپر سولڈز کی تلاش ہے۔

محققین اب NBCP میں اسپن سپر سولیڈیٹی کے لیے اضافی متحرک ثبوت حاصل کرنے کی کوشش کر رہے ہیں۔ اس مقصد کے لیے، جن کا کہنا ہے کہ وہ اسپن سپر فلوڈ آرڈر سے وابستہ گولڈ اسٹون طریقوں کی تحقیقات کے لیے غیر لچکدار نیوٹران بکھرنے کی پیمائش کر رہے ہیں۔ وہ اپنے نتائج کو مزید مضبوط کرنے کے لیے پولرائزڈ نیوٹران کے پھیلاؤ کے تجربات کرنے کا بھی ارادہ رکھتے ہیں۔

آخر میں، ٹیم اضافی اسپن سپر سالڈ ریاستوں یا دیگر غیر ملکی اسپن ریاستوں کی نشاندہی کرنے کی کوشش میں دیگر مثلث جالی مرکبات کی چھان بین کر رہی ہے۔ ایس یو کا کہنا ہے کہ "ایسا کرنے سے، ہم ان بنیادی جسمانی مظاہر کو بہتر طور پر سمجھنے کی امید کرتے ہیں جو مادے کے ان دلچسپ کوانٹم مراحل کو جنم دیتے ہیں۔"

ان کا موجودہ مطالعہ اس میں تفصیلی ہے۔ فطرت، قدرت.