مادي مختلف مجموعي رياستن ۾ ملي سگهي ٿي، جن مان اسان کي سولائيز، گيسس ۽ مائع ملن ٿا؛ جڏهن ته، ٻيون قسمون آهن گهٽ ڄاڻايل رياستن، جن مان هڪ کي سڏيو ويندو آهي. بوس-آئنسٽائن ڪنڊينسيٽڪيترن ئي ڪيمسٽن، سائنسدانن ۽ فزڪس دانن کي مادي جي پنجين حالت سمجهي ٿي.
هن آرٽيڪل ۾ اسين توهان کي ٻڌائڻ وارا آهيون ته بوس-آئنسٽائن ڪنڊينسيٽ ڇا آهي، ان جون خاصيتون، ايپليڪيشنون ۽ گهڻو ڪجهه.
Bose-Einstein condensate ڇا آهي؟
A Bose-Einstein Condensate (BEC) مادي جي هڪ مجموعي حالت آهي، عام حالتن وانگر: گيس، مائع ۽ جامد، پر اهو انتهائي گهٽ درجه حرارت تي ٿئي ٿو، بلڪل صفر جي ويجهو.
اهو انهن ذرڙن تي مشتمل آهي جنهن کي بوسون سڏيو ويندو آهي، جيڪي انهن گرمي پد تي، گهٽ ۾ گهٽ توانائي واري ڪوانٽم رياست ۾ رهن ٿا، جن کي زميني حالت چيو وڃي ٿو. البرٽ آئن اسٽائن اها اڳڪٿي 1924ع ۾ انڊين فزڪسسٽ ستيندرا بوس طرفان موڪليل فوٽون جي شماريات تي هڪ مقالي پڙهڻ کانپوءِ ڪئي هئي.
ليبارٽري ۾ بوس-آئنسٽائن ڪنڊينيٽس ٺاهڻ لاءِ گهربل درجه حرارت حاصل ڪرڻ آسان ناهي، اهو ئي سبب آهي جو 1995 تائين ضروري ٽيڪنالاجي حاصل ڪرڻ ممڪن نه هو. انهيءَ سال، آمريڪي فزڪسدان ايريڪ ڪارنيل ۽ ڪارل ويمن ۽ جرمن فزڪسسٽ وولف گانگ ڪيٽرل پهرين بوس-آئنسٽائن ڪنڊينيٽس جو مشاهدو ڪيو. ڪولوراڊو جي سائنسدانن rubidium-87 استعمال ڪيو، جڏهن ته ڪيٽيل ان کي سوڊيم ايٽم جي انتهائي ڳري گئس ذريعي حاصل ڪيو.
ڇاڪاڻ ته انهن تجربن مادي جي خاصيتن جي مطالعي جي هڪ نئين شعبي جو دروازو کولي ڇڏيو، ڪيٽلر، ڪارنيل ۽ ويمن کي 2001 جو نوبل انعام مليو، اهو خاص طور تي انتهائي گهٽ درجه حرارت جي ڪري آهي ته گئس ايٽم خاص خاصيتن سان گڏ هڪ ترتيب واري حالت ٺاهي ٿي. جيڪي سڀ ساڳئي گھٽ توانائي ۽ رفتار حاصل ڪرڻ جو انتظام ڪريو، جيڪو عام معاملي ۾ نٿو ٿئي.
خاص خصوصيتون
جيئن اڳ ۾ ذڪر ڪيو ويو آهي، مادي ۾ نه رڳو ٽي بنيادي حالتون آهن مائع، جامد ۽ گئس، پر ان جي برعڪس، هڪ چوٿين ۽ پنجين رياست آهي جيڪا پلازميڪ ۽ آئنائيزڊ آهي. A Bose-Einstein Condensate انهن رياستن مان هڪ آهي ۽ ڪيتريون ئي خاصيتون آهن:
- اها هڪ مجموعي رياست آهي جيڪا بوسنز جي مجموعي مان ٺهيل آهي جيڪي ابتدائي ذرات آهن.
- اھو سمجھيو ويندو آھي پنجين رياست جو مجموعو جيڪو مواد فرض ڪري سگھي ٿو.
- اهو پهريون ڀيرو 1995 ۾ ڏٺو ويو، تنهنڪري اهو بلڪل نئون آهي.
- اهو مڪمل صفر جي ويجهو ڪنسنسيشن وارو عمل آهي.
- اهو سپر فلوئڊ آهي، جنهن جو مطلب آهي ته ان ۾ رگڙ ختم ڪرڻ جي مادي صلاحيت آهي.
- اهو سپر ڪنڊڪٽنگ آهي ۽ صفر برقي مزاحمت آهي.
- اهو پڻ ڪوانٽم آئس ڪيوب طور سڃاتو وڃي ٿو.
بوس-آئنسٽائن ڪنڊينسيٽ جو اصل
جڏهن گيس کي ڪنٽينر ۾ بند ڪيو ويندو آهي، ته گئس ٺاهڻ وارا ذرات عام طور تي هڪ ٻئي کان ڪافي فاصلي تي رکيا ويندا آهن، ان کان علاوه هڪ ٻئي سان ۽ ڪنٽينر جي ڀتين سان ڪڏهن ڪڏهن ٽڪرائڻ کان سواء، ان ۾ تمام گهٽ رابطو هوندو آهي. تنهن ڪري، معروف مثالي گيس ماڊل نڪتل آهي.
بهرحال، ذرات مستقل حرارتي حرڪت ۾ آهن، ۽ درجه حرارت جي رفتار لاء فيصلو ڪندڙ پيٽرولر آهي: وڌيڪ گرمي پد، تيزيء سان اهي حرڪت ڪن ٿا. جيتوڻيڪ هر ذري جي رفتار مختلف ٿي سگهي ٿي، سسٽم جي سراسري رفتار هڪ ڏنل درجه حرارت تي مسلسل رهي ٿي.
ايندڙ اهم حقيقت اها آهي ته مادو ٻن قسمن جي ذرڙن تي مشتمل آهي: فرميون ۽ بوسنز، جن کي انهن جي اسپن (انٽرنسڪ اينگولر مومينٽم) جي لحاظ کان ڌار ڪيو ويو آهي، جيڪي مڪمل طور تي ڪوانٽم فطرت ۾ آهن. مثال طور، اليڪٽران اڌ-انٽيجر اسپن سان فرميون آهن، جڏهن ته بوسن ۾ انٽيجر اسپن آهن، جيڪي انهن جي شمارياتي رويي کي مختلف بڻائي ٿو.
فرميون مختلف ٿيڻ پسند ڪن ٿا ۽ تنهن ڪري پالي خارج ڪرڻ واري اصول جي تابعداري ڪريو، جنهن مطابق هڪ ائٽم ۾ ٻه فرميون ساڳيا ڪوانٽم اسٽيٽ نٿا ٿي سگهن. اهو ئي سبب آهي جو اليڪٽران مختلف ايٽمي مدار ۾ هوندا آهن ۽ ان ڪري هڪ ئي ڪوانٽم رياست تي قبضو نه ڪندا آهن.
ٻئي طرف، بوسون، رد ڪرڻ واري اصول جي فرمانبرداري نٿا ڪن ۽ ان ڪري انهن کي ساڳي ڪوانٽم رياست تي قبضو ڪرڻ تي ڪو اعتراض ناهي. تجربي جو مشڪل حصو سسٽم کي ايترو ٿڌو رکڻ آهي ته جيئن ڊي بروگلي موج جي ڊيگهه بلند رهي.
ڪولوراڊو سائنسدانن هن کي استعمال ڪندي مڪمل ڪيو هڪ ليزر کولنگ سسٽم جنهن ۾ ايٽمي نمونن کي ڇهن ليزر شعاعن سان هيڊ آن مارڻ شامل آهي، انهن کي اوچتو سست ڪرڻ جو سبب بڻائيندو آهي ۽ اهڙيء طرح انهن جي حرارتي خرابي کي تمام گهڻو گهٽائي ٿو.
سست، ٿڌو ايٽم مقناطيسي ميدان ۾ ڦاسي پيا آهن، تيز ايٽم کي سسٽم کي وڌيڪ ٿڌو ڪرڻ لاء فرار ٿيڻ جي اجازت ڏئي ٿو. هن طريقي سان محدود ٿيل ايٽمس ٿوري وقت لاءِ بوس-آئنسٽائن ڪنڊينسيٽ جو هڪ ننڍڙو بلب ٺاهڻ ۾ ڪامياب ٿي ويا، جيڪو هڪ تصوير ۾ رڪارڊ ٿيڻ لاءِ ڪافي ڊگهو رهيو.
درخواستون
Bose-Einstein condensate جي سڀ کان وڌيڪ اميد رکندڙ ايپليڪيشنن مان هڪ آهي وقت جي ماپ ۽ ڪشش ثقل واري لهرن جي ڳولا لاءِ درست ڊوائيسز جي تخليق. ڇاڪاڻ ته ڪنڊينسيٽ ۾ ايٽم هڪ واحد وجود جي طور تي هلن ٿا، اهي روايتي ايٽمي گھڙين جي ڀيٽ ۾ تمام گهڻو صحيح آهن ۽ وقت کي ماپڻ لاءِ استعمال ڪري سگھجن ٿا بي مثال درستگي سان.
هڪ ٻيو پاسو جتي معاملي جي هن پنجين حالت کي لاڳو ڪري سگهجي ٿو ڪوانٽم ڪمپيوٽنگ ۾، جيڪا اجازت ڏئي سگهي ٿي ڪمپيوٽرن جي تخليق موجوده ڪمپيوٽرن کان وڌيڪ طاقتور ۽ ڪارائتو آهي. ڪنڊينسيٽ ۾ ايٽمس ڪوبٽس طور استعمال ڪري سگھجن ٿا، ڪوانٽم ڪمپيوٽر جا بنيادي بلڊنگ بلاڪ، ۽ انهن جي ڪوانٽم پراپرٽيز روايتي ڪمپيوٽرن سان ممڪن کان وڌيڪ تيز ۽ وڌيڪ درست حساب ڪتاب ڪري سگھن ٿيون. اهو ئي سبب آهي ته انهن ڏينهن ۾ ڪوانٽم ڪمپيوٽرن بابت تمام گهڻيون ڳالهيون آهن.
ان کان علاوه، بوس-آئنسٽائن ڪنڊينسيٽ مواد فزڪس جي تحقيق ۽ غير معمولي خاصيتن سان نئين مواد جي تخليق ۾ پڻ استعمال ٿيندو آهي. مثال طور، ان کي استعمال ڪيو ويو آهي سپر ڪنڊڪٽنگ مواد ٺاهيو جيڪو اليڪٽرانڪس انڊسٽري ۾ انقلاب آڻي سگهي ٿو ۽ وڌيڪ موثر ۽ طاقتور ڊوائيسز ٺاهڻ جي اجازت ڏيو.
مون کي اميد آهي ته هن معلومات سان توهان Bose-Einstein Condensate، ان جي خاصيتن ۽ ايپليڪيشنن بابت وڌيڪ سکندا.
تبصرو ڪرڻ جو پهريون