अणुओं से पहली क्वांटम गैस

बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट में बाध्य कणों का पूर्ण नियंत्रण सफल रहा

पारंपरिक बोस-आइंस्टीन परमाणुओं के संघनन © NIST
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क्वांटम भौतिक घटनाओं की जांच के लिए अल्ट्राकोल्ड गैसों को एक आदर्श मॉडल प्रणाली माना जाता है। पहली बार, भौतिकविदों की एक टीम ने क्वांटम गैस का उत्पादन एकल परमाणुओं से नहीं बल्कि रासायनिक रूप से बाध्य अणुओं से और क्वांटम यांत्रिकी द्वारा कणों को पूरी तरह से नियंत्रित करने में किया। शोधकर्ता इसके बारे में साइंस जर्नल में रिपोर्ट करते हैं।

क्वांटम भौतिकी सबसे अच्छा प्रयोगात्मक रूप से पराबैंगनी परमाणुओं और अणुओं पर खोज की जाती है। निरपेक्ष शून्य (-273.15 डिग्री) से ऊपर के तापमान पर, कणों को उचित ज्ञान और अत्याधुनिक प्रौद्योगिकी के साथ सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है। यदि कणों को इस हद तक ठंडा किया जाता है कि कणों के क्वांटम-मैकेनिकल तरंग कार्य ओवरलैप होने लगते हैं, तो इसे क्वांटम गैस कहा जाता है। यदि सभी कणों के व्यक्तिगत तरंगों के कार्य सही आम मोड में दोलन करते हैं, तो बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट (BEC) निर्मित होता है।

आणविक गैसों को नियंत्रित करना मुश्किल हो गया है

परमाणुओं के साथ ऐसे प्रयोग अब वैज्ञानिक दिनचर्या का हिस्सा हैं। दूसरी ओर, अणु, उनकी अधिक जटिलता के कारण प्रायोगिक भौतिकविदों द्वारा पूर्ण नियंत्रण को समाप्त कर देते हैं। "अल्ट्रा-ठंडे अणुओं के लिए, हमें स्वतंत्रता की एक और अधिक डिग्री को नियंत्रित करना होगा, जैसे कि कणों के घूर्णन और कंपन स्थिति", इन्सब्रुक विश्वविद्यालय में प्रायोगिक भौतिकी संस्थान से हेंस-क्रिस्टोफ़ नार्गल बताते हैं।

यदि यह नियंत्रण सफल हो जाता है, तो जमीन-राज्य अणुओं का एक बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट उत्पन्न हो सकता है, जिसमें अणुओं में सबसे कम संभव आंतरिक ऊर्जा होती है और, एक ही समय में क्वांटम भौतिकी के संदर्भ में एक ही अच्छी तरह से परिभाषित व्यवहार दिखाते हैं। इंसब्रुक शोधकर्ताओं ने अब इस लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए एक महत्वपूर्ण कदम करीब आ गया है।

डेट्रॉइट के साथ क्वांटम गैस

अणुओं की प्रत्यक्ष शीतलन एक बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट के अणुओं को महसूस करने के लिए पर्याप्त कुशल नहीं है। इसलिए, शोधकर्ता एक चाल का उपयोग करते हैं: वे पहले बोस-आइंस्टीन संघनन में परमाणुओं को ठंडा करते हैं और उसके बाद ही परमाणुओं से अणु उत्पन्न करते हैं। पिछले प्रयोगों में, हालांकि, वैज्ञानिक केवल बहुत कमजोर रूप से बाध्य परमाणु जोड़े के साथ क्वांटम गैसों को उत्पन्न करने में सक्षम थे। पहले से उपलब्ध विधियां अणुओं को दृढ़ता से बाध्य जमीनी अवस्था में रखने के लिए पर्याप्त नहीं थीं। प्रदर्शन

प्रयोगशाला में जोहान डेंजल for इंस्टीट्यूट फॉर एक्सपेरिमेंटल फिजिक्स, इन्सब्रुक विश्वविद्यालय

लेजर गहरी बॉन्डिंग को बल देता है

नॉर्ल और उनकी टीम ने इसलिए डाइटर्स जकस और पीटर ज़ोलर के आसपास के सिद्धांतकारों का एक विचार लिया है। विभिन्न तरंग दैर्ध्य के दो लेज़रों के साथ, वे जमीन के राज्य के आसपास के क्षेत्र में एक उच्च ऊर्जा स्तर के चक्कर के माध्यम से कमजोर रूप से बाध्य अणुओं को परिवहन करते हैं। Instऑटसाइड मटेरियल, बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट ऑफ सेसियम परमाणु है, जिसे हम एक फेशबेक अनुनाद का उपयोग करके बहुत कमजोर रूप से बाध्य परमाणुओं से एक क्वांटम गैस में परिवर्तित करते हैं। एक विशेष तकनीक (STIRAP im उत्तेजित रमन एडियाबेटिक पैसेज) का उपयोग करते हुए, हम तब Nlgerl को समझाते हुए अणुओं को 2-फोटॉन ट्रांसफर के माध्यम से गहराई से बाध्य आणविक स्थिति में ले जाते हैं। उसके प्रयोग के दौरान।

कण एक दूसरे से इतनी मजबूती से बंधे होते हैं कि रासायनिक रूप से बंधे अणुओं की बात कर सकते हैं। "यह महत्वपूर्ण है कि स्थानांतरण प्रक्रिया सुसंगत रूप से आगे बढ़े, अर्थात्, हमारे पास हर समय कणों पर पूरा क्वांटम यांत्रिक नियंत्रण है, " जोहान डन्ज़ल बताते हैं, काम के सह-लेखकों में से एक है।

बुनियादी सवालों के जवाब भी

इस प्रकार, इंसब्रुक शोधकर्ताओं ने बोस-आइंस्टीन को जमीन की स्थिति में अणुओं के संघनन के रास्ते पर सबसे कठिन बाधा बना लिया है - एक ऐसा लक्ष्य जिसे दुनिया भर के वैज्ञानिक वर्तमान में पूरी तरह से प्रयास कर रहे हैं। ठीक उसी अणुओं की अल्ट्रा-कोल्ड गैस अणुओं के बुनियादी अनुसंधान के लिए एक आदर्श मॉडल प्रणाली है।

भविष्य में, अत्यंत सटीक माप करना संभव होगा और इस प्रकार निर्धारित किया जाएगा, उदाहरण के लिए, आणविक की बाध्यकारी ऊर्जा पहले की तुलना में परिमाण के कई आदेशों पर अधिक सटीक रूप से बताती है। भौतिक विज्ञान की एक पुरानी हठधर्मिता को पराबैंगनी अणुओं पर भी परीक्षण किया जा सकता है: अर्थात्, पदार्थ के निर्माण खंड, जैसे कि प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन, हमेशा एक ही द्रव्यमान रखते हैं। यदि समय के साथ उनके द्रव्यमान का अनुपात बदलता है, तो यह आधुनिक भौतिकी की नींव को हिला देगा।

(इन्सब्रुक विश्वविद्यालय, 11.07.2008 - NPO)