بوس-آئنسٹائن کنڈینسیٹ

مادّہ مختلف مجموعی حالتوں میں پایا جا سکتا ہے، جن میں سے ہمیں ٹھوس، گیسیں اور مائعات ملتے ہیں؛ تاہم، کم معروف ریاستوں کی دوسری قسمیں ہیں، جن میں سے ایک کے نام سے جانا جاتا ہے۔ بوس آئن سٹائن کنڈینسیٹ، جسے بہت سے کیمیا دانوں، سائنسدانوں اور طبیعیات دانوں نے مادے کی پانچویں حالت کے طور پر سمجھا ہے۔

اس آرٹیکل میں ہم آپ کو بتانے جا رہے ہیں کہ بوس آئن سٹائن کنڈینسیٹ کیا ہے، اس کی خصوصیات، ایپلی کیشنز اور بہت کچھ۔

بوس آئن اسٹائن کنڈینسیٹ کیا ہے؟

بوس آئن اسٹائن کنڈینسیٹ (بی ای سی) مادے کی ایک مجموعی حالت ہے، عام حالتوں کی طرح: گیسی، مائع اور ٹھوس، لیکن یہ انتہائی کم درجہ حرارت پر ہوتا ہے، بالکل صفر کے قریب۔

یہ بوسنز نامی ذرات پر مشتمل ہوتا ہے جو ان درجہ حرارت پر سب سے کم توانائی والی کوانٹم حالت میں رہتے ہیں جسے زمینی حالت کہا جاتا ہے۔ البرٹ آئن اسٹائن نے 1924 میں ہندوستانی ماہر طبیعیات ستیندر بوس کی طرف سے انہیں بھیجے گئے فوٹوون کے اعدادوشمار پر ایک مقالہ پڑھنے کے بعد اس کی پیش گوئی کی تھی۔

لیبارٹری میں بوس آئن سٹائن کنڈینسیٹس بنانے کے لیے درکار درجہ حرارت حاصل کرنا آسان نہیں ہے، اس وجہ سے کہ 1995 تک ضروری ٹیکنالوجی کا ہونا ممکن نہیں تھا۔. اس سال، امریکی طبیعیات دان ایرک کارنیل اور کارل ویمن اور جرمن ماہر طبیعیات وولف گینگ کیٹرل نے بوس آئن سٹائن کے پہلے کنڈینسیٹس کا مشاہدہ کیا۔ کولوراڈو کے سائنسدانوں نے rubidium-87 استعمال کیا، جبکہ Keitel نے اسے سوڈیم ایٹموں کی انتہائی پتلی گیس کے ذریعے حاصل کیا۔

کیونکہ ان تجربات نے مادے کی خصوصیات کے مطالعہ کے ایک نئے شعبے کا دروازہ کھولا، کیٹلر، کارنیل اور وائی مین کو 2001 کا نوبل انعام ملا۔یہ خاص طور پر انتہائی کم درجہ حرارت کی وجہ سے ہے کہ بعض خصوصیات کے ساتھ گیس کے ایٹم ایک ترتیب شدہ حالت بناتے ہیں، تمام اسی کم توانائی اور رفتار کو حاصل کرنے کا انتظام کریں۔، جو عام معاملات میں نہیں ہوتا ہے۔

کی بنیادی خصوصیات

جیسا کہ پہلے ذکر کیا گیا ہے، مادے کی نہ صرف تین بنیادی حالتیں ہیں مائع، ٹھوس اور گیس، بلکہ اس کے برعکس، ایک چوتھی اور پانچویں حالت ہے جو پلازمیٹک اور آئنائزڈ ہیں۔ بوس آئن اسٹائن کنڈینسیٹ ان ریاستوں میں سے ایک ہے اور اس کی کئی خصوصیات ہیں:

• یہ بوسنز کے مجموعے سے بنی ایک مجموعی حالت ہے جو ابتدائی ذرات ہیں۔
• اسے جمع کی پانچویں حالت سمجھا جاتا ہے جسے مواد فرض کر سکتا ہے۔
• یہ پہلی بار 1995 میں دیکھا گیا تھا، لہذا یہ بالکل نیا ہے۔
• اس میں گاڑھا ہونے کا عمل مطلق صفر کے قریب ہے۔
• یہ سپر فلوئیڈ ہے، جس کا مطلب ہے کہ اس میں مادہ کی رگڑ کو ختم کرنے کی صلاحیت ہے۔
• یہ سپر کنڈکٹنگ ہے اور اس کی برقی مزاحمت صفر ہے۔
• اسے کوانٹم آئس کیوب بھی کہا جاتا ہے۔

بوس آئن اسٹائن کنڈینسیٹ کی اصل

جب ایک گیس کو کنٹینر میں بند کیا جاتا ہے تو، گیس بنانے والے ذرات کو عام طور پر ایک دوسرے سے کافی فاصلے پر رکھا جاتا ہے کہ ایک دوسرے سے اور کنٹینر کی دیواروں کے ساتھ کبھی کبھار ٹکرانے کے علاوہ بہت کم تعامل ہوتا ہے۔ اس لیے معروف مثالی گیس ماڈل اخذ کیا گیا ہے۔

تاہم، ذرات مستقل تھرمل ایجی ٹیشن میں ہیں، اور درجہ حرارت رفتار کے لیے فیصلہ کن پیرامیٹر ہے: درجہ حرارت جتنا زیادہ ہوگا، وہ اتنی ہی تیزی سے حرکت کریں گے۔. اگرچہ ہر ذرے کی رفتار مختلف ہو سکتی ہے، لیکن نظام کی اوسط رفتار ایک مخصوص درجہ حرارت پر مستقل رہتی ہے۔

اگلی اہم حقیقت یہ ہے کہ مادہ دو قسم کے ذرات پر مشتمل ہوتا ہے: فرمیون اور بوسنز، جو ان کے اسپن (انٹرنسک اینگولر مومینٹم) سے ممتاز ہوتے ہیں، جو فطرت میں مکمل طور پر کوانٹم ہوتے ہیں۔ مثال کے طور پر، الیکٹران نصف عددی گھماؤ والے فرمیون ہیں، جبکہ بوسنز میں عددی گھماؤ ہوتا ہے، جو ان کے شماریاتی رویے کو مختلف بناتا ہے۔

فرمیون مختلف ہونا پسند کرتے ہیں اور اس لیے پاؤلی کے اخراج کے اصول پر عمل کریں۔، جس کے مطابق ایک ایٹم میں دو فرمیون ایک ہی کوانٹم حالت نہیں رکھ سکتے ہیں۔ یہی وجہ ہے کہ الیکٹران مختلف ایٹم مدار میں ہوتے ہیں اور اسی وجہ سے ایک ہی کوانٹم حالت پر قابض نہیں ہوتے۔

دوسری طرف بوسنز ریپلشن اصول کی پابندی نہیں کرتے اور اسی وجہ سے انہیں ایک ہی کوانٹم حالت پر قبضہ کرنے پر کوئی اعتراض نہیں ہے۔ تجربے کا مشکل حصہ سسٹم کو کافی ٹھنڈا رکھنا ہے تاکہ ڈی بروگلی طول موج زیادہ رہے۔

کولوراڈو کے سائنسدانوں نے اس کا استعمال کرکے یہ کام انجام دیا۔ ایک لیزر کولنگ سسٹم جس میں چھ لیزر بیم کے ساتھ جوہری نمونوں کو سر پر مارنا شامل ہے، جس کی وجہ سے وہ اچانک سست ہو جاتے ہیں اور اس طرح ان کے تھرمل ڈسٹربنس کو بہت کم کر دیتے ہیں۔

سست، ٹھنڈے ایٹم مقناطیسی میدان میں پھنس جاتے ہیں، جس سے نظام کو مزید ٹھنڈا کرنے کے لیے تیز ترین ایٹم فرار ہونے دیتے ہیں۔ اس طرح سے محدود ایٹم کچھ عرصے کے لیے بوس آئن اسٹائن کنڈینسیٹ کا ایک چھوٹا بلاب بنانے میں کامیاب ہو گئے، جو ایک تصویر میں ریکارڈ ہونے کے لیے کافی دیر تک جاری رہا۔

ایپلی کیشنز

بوس آئن اسٹائن کنڈینسیٹ کی سب سے زیادہ امید افزا ایپلی کیشنز میں سے ایک ہے۔ وقت کی پیمائش اور کشش ثقل کی لہروں کا پتہ لگانے کے لیے درست آلات کی تخلیق۔ چونکہ کنڈینسیٹ میں ایٹم ایک واحد وجود کے طور پر حرکت کرتے ہیں، وہ روایتی جوہری گھڑیوں سے کہیں زیادہ درست ہوتے ہیں اور بے مثال درستگی کے ساتھ وقت کی پیمائش کے لیے استعمال کیے جا سکتے ہیں۔

ایک اور پہلو جہاں مادے کی اس پانچویں حالت کو لاگو کیا جا سکتا ہے وہ کوانٹم کمپیوٹنگ میں ہے، جو اجازت دے سکتا ہے۔ کمپیوٹرز کی تخلیق موجودہ کمپیوٹرز سے کہیں زیادہ طاقتور اور موثر ہے۔. کنڈینسیٹ میں موجود ایٹموں کو qubits کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے، ایک کوانٹم کمپیوٹر کے بنیادی بلڈنگ بلاکس، اور ان کی کوانٹم خصوصیات روایتی کمپیوٹرز کے ساتھ ممکن سے کہیں زیادہ تیز اور زیادہ درست حساب کتاب کر سکتی ہیں۔ یہی وجہ ہے کہ ان دنوں کوانٹم کمپیوٹرز کا بہت چرچا ہے۔

اس کے علاوہ، بوس آئن سٹائن کنڈینسیٹ کو مادی طبیعیات کی تحقیق اور غیر معمولی خصوصیات کے ساتھ نئے مواد کی تخلیق میں بھی استعمال کیا جاتا ہے۔ مثال کے طور پر، یہ استعمال کیا گیا ہے سپر کنڈکٹنگ مواد بنائیں جو الیکٹرانکس کی صنعت میں انقلاب برپا کر سکیں اور بہت زیادہ موثر اور طاقتور آلات بنانے کی اجازت دیتا ہے۔

مجھے امید ہے کہ اس معلومات سے آپ بوس-آئنسٹائن کنڈینسیٹ، اس کی خصوصیات اور استعمال کے بارے میں مزید جان سکتے ہیں۔