பல்வேறு மொத்த நிலைகளில் பொருளைக் காணலாம், அவற்றில் நாம் திடப்பொருள்கள், வாயுக்கள் மற்றும் திரவங்களைக் காணலாம்; இருப்பினும், குறைவாக அறியப்பட்ட பிற வகைகளும் உள்ளன, அவற்றில் ஒன்று போஸ்-ஐன்ஸ்டீன் மின்தேக்கி, பல வேதியியலாளர்கள், விஞ்ஞானிகள் மற்றும் இயற்பியலாளர்களால் பொருளின் ஐந்தாவது நிலையாக கருதப்படுகிறது.
இந்தக் கட்டுரையில் போஸ்-ஐன்ஸ்டீன் கன்டென்சேட் என்றால் என்ன, அதன் பண்புகள், பயன்பாடுகள் மற்றும் பலவற்றைச் சொல்லப் போகிறோம்.
போஸ்-ஐன்ஸ்டீன் மின்தேக்கி என்றால் என்ன
ஒரு Bose-Einstein Condensate (BEC) என்பது வழமையான நிலைகளைப் போலவே பொருளின் மொத்த நிலை: வாயு, திரவம் மற்றும் திடமானது, ஆனால் இது மிகக் குறைந்த வெப்பநிலையில், முழுமையான பூஜ்ஜியத்திற்கு மிக அருகில் நிகழ்கிறது.
இது போசான்கள் எனப்படும் துகள்களைக் கொண்டுள்ளது, இந்த வெப்பநிலையில், தரை நிலை எனப்படும் குறைந்த ஆற்றல் குவாண்டம் நிலையில் உள்ளது. ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டீன் 1924 ஆம் ஆண்டில் இந்திய இயற்பியலாளர் சத்யேந்திர போஸ் அவருக்கு அனுப்பிய ஃபோட்டான் புள்ளிவிவரங்கள் பற்றிய காகிதத்தைப் படித்த பிறகு இதைக் கணித்தார்.
ஆய்வகத்தில் போஸ்-ஐன்ஸ்டீன் மின்தேக்கிகளை உருவாக்கத் தேவையான வெப்பநிலையைப் பெறுவது எளிதானது அல்ல. 1995 ஆம் ஆண்டு வரை தேவையான தொழில்நுட்பத்தை கொண்டிருக்க முடியவில்லை. அந்த ஆண்டு, அமெரிக்க இயற்பியலாளர்களான எரிக் கார்னெல் மற்றும் கார்ல் வைமன் மற்றும் ஜெர்மன் இயற்பியலாளர் வொல்ப்காங் கெட்டர்லே ஆகியோர் முதல் போஸ்-ஐன்ஸ்டீன் மின்தேக்கிகளைக் கவனிக்க முடிந்தது. கொலராடோ விஞ்ஞானிகள் ரூபிடியம் -87 ஐப் பயன்படுத்தினர், அதே நேரத்தில் கீடெல் சோடியம் அணுக்களின் மிகவும் நீர்த்த வாயு மூலம் அதைப் பெற்றார்.
இந்தச் சோதனைகள் பொருளின் பண்புகளைப் பற்றிய புதிய ஆய்வுத் துறைக்கான கதவைத் திறந்ததால், கெட்லர், கார்னெல் மற்றும் வைமன் 2001 ஆம் ஆண்டு நோபல் பரிசைப் பெற்றனர். மிகக் குறைந்த வெப்பநிலையின் காரணமாக, சில பண்புகளைக் கொண்ட வாயு அணுக்கள் வரிசைப்படுத்தப்பட்ட நிலையை உருவாக்குகின்றன. அனைத்து அதே குறைக்கப்பட்ட ஆற்றல் மற்றும் வேகத்தை பெற நிர்வகிக்க, இது சாதாரண விஷயத்தில் நடக்காது.
முக்கிய பண்புகள்
முன்பு குறிப்பிட்டபடி, பொருள் திரவம், திடம் மற்றும் வாயு ஆகிய மூன்று அடிப்படை நிலைகளைக் கொண்டுள்ளது, மாறாக, பிளாஸ்மாடிக் மற்றும் அயனியாக்கம் செய்யப்பட்ட நான்காவது மற்றும் ஐந்தாவது நிலை உள்ளது. ஒரு போஸ்-ஐன்ஸ்டீன் மின்தேக்கி இந்த நிலைகளில் ஒன்றாகும் மற்றும் பல பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது:
- இது அடிப்படைத் துகள்களான போஸான்களின் தொகுப்பால் ஆன மொத்த நிலை.
- பொருட்கள் கருதக்கூடிய திரட்டலின் ஐந்தாவது நிலையாக இது கருதப்படுகிறது.
- இது முதன்முதலில் 1995 இல் கவனிக்கப்பட்டது, எனவே இது மிகவும் புதியது.
- இது முழுமையான பூஜ்ஜியத்திற்கு நெருக்கமான ஒரு ஒடுக்க செயல்முறையைக் கொண்டுள்ளது.
- இது சூப்பர் திரவம், அதாவது உராய்வை அகற்றும் பொருளின் திறனைக் கொண்டுள்ளது.
- இது சூப்பர் கண்டக்டிங் மற்றும் பூஜ்ஜிய மின் எதிர்ப்பைக் கொண்டுள்ளது.
- இது குவாண்டம் ஐஸ் க்யூப் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது.
போஸ்-ஐன்ஸ்டீன் மின்தேக்கியின் தோற்றம்
ஒரு வாயு ஒரு கொள்கலனில் அடைக்கப்படும் போது, வாயுவை உருவாக்கும் துகள்கள் பொதுவாக ஒருவருக்கொருவர் போதுமான தூரத்தில் வைக்கப்படுகின்றன, இது மிகவும் சிறிய தொடர்பு உள்ளது, எப்போதாவது ஒருவருக்கொருவர் மற்றும் கொள்கலனின் சுவர்களில் மோதுவதைத் தவிர. எனவே நன்கு அறியப்பட்ட சிறந்த வாயு மாதிரி பெறப்பட்டது.
இருப்பினும், துகள்கள் நிரந்தர வெப்ப கிளர்ச்சியில் உள்ளன, மேலும் வெப்பநிலை வேகத்திற்கான தீர்க்கமான அளவுருவாகும்: அதிக வெப்பநிலை, அவை வேகமாக நகரும். ஒவ்வொரு துகளின் வேகமும் மாறுபடும் என்றாலும், கொடுக்கப்பட்ட வெப்பநிலையில் அமைப்பின் சராசரி வேகம் மாறாமல் இருக்கும்.
அடுத்த முக்கியமான உண்மை என்னவென்றால், பொருள் இரண்டு வகையான துகள்களைக் கொண்டுள்ளது: ஃபெர்மியன்கள் மற்றும் போசான்கள், அவற்றின் சுழல் (உள்ளார்ந்த கோண உந்தம்) மூலம் வேறுபடுகின்றன, அவை இயற்கையில் முற்றிலும் குவாண்டம் ஆகும். எடுத்துக்காட்டாக, எலக்ட்ரான்கள் அரை-முழு சுழல்களுடன் கூடிய ஃபெர்மியன்கள் ஆகும், அதே சமயம் போசான்கள் முழு எண் சுழல்களைக் கொண்டுள்ளன, இது அவற்றின் புள்ளிவிவர நடத்தையை வேறுபடுத்துகிறது.
ஃபெர்மியன்கள் வித்தியாசமாக இருக்க விரும்புகிறார்கள், எனவே பாலி விலக்கு கொள்கைக்கு கீழ்படியவும், இதன்படி ஒரு அணுவில் உள்ள இரண்டு ஃபெர்மியன்கள் ஒரே குவாண்டம் நிலையைக் கொண்டிருக்க முடியாது. எலக்ட்ரான்கள் வெவ்வேறு அணு சுற்றுப்பாதைகளில் இருப்பதால் ஒரே குவாண்டம் நிலையை ஆக்கிரமிக்காததற்கு இதுவே காரணம்.
போசான்கள், மறுபுறம், விரட்டும் கொள்கைக்கு கீழ்படிவதில்லை, எனவே அதே குவாண்டம் நிலையை ஆக்கிரமிப்பதில் எந்த ஆட்சேபனையும் இல்லை. சோதனையின் கடினமான பகுதி, டி ப்ரோக்லி அலைநீளம் அதிகமாக இருக்கும் வகையில் கணினியை போதுமான அளவு குளிர்ச்சியாக வைத்திருப்பதாகும்.
கொலராடோ விஞ்ஞானிகள் இதைப் பயன்படுத்தி சாதித்தனர் ஆறு லேசர் கற்றைகள் மூலம் அணு மாதிரிகளை நேருக்கு நேர் தாக்கும் லேசர் குளிரூட்டும் அமைப்பு, இதனால் அவை திடீரென வேகத்தைக் குறைத்து அவற்றின் வெப்பக் கோளாறுகளை வெகுவாகக் குறைக்கின்றன.
மெதுவான, குளிரான அணுக்கள் காந்தப்புலத்தில் சிக்கி, வேகமான அணுக்கள் கணினியை மேலும் குளிர்விக்க அனுமதிக்கிறது. இந்த வழியில் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட அணுக்கள் போஸ்-ஐன்ஸ்டீன் மின்தேக்கியின் ஒரு சிறிய குமிழியை குறுகிய காலத்திற்கு உருவாக்க முடிந்தது, இது ஒரு படத்தில் பதிவு செய்யப்படும் அளவுக்கு நீடித்தது.
பயன்பாடுகள்
போஸ்-ஐன்ஸ்டீன் மின்தேக்கியின் மிகவும் நம்பிக்கைக்குரிய பயன்பாடுகளில் ஒன்று உள்ளது நேரத்தை அளவிடுவதற்கும் ஈர்ப்பு அலைகளைக் கண்டறிவதற்கும் துல்லியமான சாதனங்களை உருவாக்குதல். ஒரு மின்தேக்கியில் உள்ள அணுக்கள் ஒற்றை உட்பொருளாக நகர்வதால், அவை வழக்கமான அணுக் கடிகாரங்களை விட மிகவும் துல்லியமானவை மற்றும் முன்னோடியில்லாத துல்லியத்துடன் நேரத்தை அளவிடப் பயன்படும்.
இந்த ஐந்தாவது நிலைப் பொருளைப் பயன்படுத்தக்கூடிய மற்றொரு அம்சம் குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கில் உள்ளது. தற்போதைய கணினிகளை விட மிகவும் சக்திவாய்ந்த மற்றும் திறமையான கணினிகளின் உருவாக்கம். ஒரு மின்தேக்கியில் உள்ள அணுக்கள் குவாண்டம் கணினியின் அடிப்படை கட்டுமானத் தொகுதிகளான குவிட்களாகப் பயன்படுத்தப்படலாம், மேலும் அவற்றின் குவாண்டம் பண்புகள் வழக்கமான கணினிகளால் முடிந்ததை விட மிக விரைவான மற்றும் துல்லியமான கணக்கீடுகளை செயல்படுத்த முடியும். இதனாலேயே இந்த நாட்களில் குவாண்டம் கணினிகள் பற்றி அதிகம் பேசப்படுகிறது.
கூடுதலாக, போஸ்-ஐன்ஸ்டீன் மின்தேக்கி பொருட்கள் இயற்பியல் ஆராய்ச்சி மற்றும் அசாதாரண பண்புகளுடன் புதிய பொருட்களை உருவாக்கவும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. உதாரணமாக, இது பயன்படுத்தப்பட்டது எலக்ட்ரானிக்ஸ் துறையில் புரட்சியை ஏற்படுத்தக்கூடிய சூப்பர் கண்டக்டிங் பொருட்களை உருவாக்குங்கள் மேலும் மிகவும் திறமையான மற்றும் சக்திவாய்ந்த சாதனங்களை உருவாக்க அனுமதிக்கும்.
இந்த தகவலின் மூலம் நீங்கள் போஸ்-ஐன்ஸ்டீன் மின்தேக்கி, அதன் பண்புகள் மற்றும் பயன்பாடுகள் பற்றி மேலும் அறியலாம் என்று நம்புகிறேன்.