जब आप एक गर्म सतह को छूते हैं, तो आप आंदोलन महसूस कर रहे हैं। यदि आप चाय के एक मग के खिलाफ अपना हाथ दबाते हैं, तो आपकी उंगलियों के माध्यम से गर्मी फैलती है। यही कारण है कि अरबों परमाणुओं की एक साथ धमाका होता है। छोटे कंपन पानी से मग तक और फिर आपकी त्वचा में एक अणु के अगले भाग में दस्तक देने के रूप में थर्मल ऊर्जा ले जाते हैं, यह एक तीसरे में देखभाल भेज रहा है - और इसी तरह लाइन के नीचे।
ऊष्मा भी विकिरण की तरंगों के रूप में अंतरिक्ष को पार कर सकती है, लेकिन विकिरण के बिना, इसे अन्य अणुओं में धमाका करने के लिए सामान की आवश्यकता होती है। वेचुअम में उनके पास कोई "सामान" नहीं होता है, इसलिए वे गर्मी में फंस जाते हैं। उदाहरण के लिए, पृथ्वी की कक्षा में, सबसे बड़ी इंजीनियरिंग चुनौतियों में से एक यह पता लगाना है कि रॉकेट जहाज को कैसे ठंडा किया जाए।
लेकिन अब, शोधकर्ताओं ने दिखाया है कि, सूक्ष्म पैमाने पर, यह वास्तव में सच नहीं है। जर्नल नेचर में 11 दिसंबर को प्रकाशित एक नए पेपर में, भौतिकविदों ने दिखाया कि गर्मी के छोटे कंपन सैकड़ों नैनोमीटर खाली जगह को पार कर सकते हैं। उनके प्रयोग ने क्वांटम वैक्यूम की एक अलौकिक विशेषता का शोषण किया: यह वास्तव में बिल्कुल भी खाली नहीं है।
अध्ययन के सह-प्रमुख लेखक हाओ-कुन ली ने कहा, "हमने दिखाया कि दो वस्तुएं एक दूसरे के रिक्त स्थान पर एक दूसरे से बात करने में सक्षम हैं, उदाहरण के लिए, सैकड़ों नैनोमीटर।" ली स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय में एक भौतिक विज्ञानी हैं जिन्होंने इस शोध पर काम किया था, जबकि वह कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले में एक डॉक्टरेट छात्र थे।
सैकड़ों नैनोमीटर मानव दृष्टि से एक असीम स्थान है - एक मिलीमीटर के कुछ हजारवें हिस्से, या एक विशिष्ट वायरस की तुलना में थोड़ा बड़ा। लेकिन यह अभी भी गर्मी पार करने के लिए बहुत बड़ा अंतर है, कम से कम गर्मी हस्तांतरण के सरल मॉडल के अनुसार।
2011 में, शोधकर्ताओं ने अनुमान लगाना शुरू किया कि क्वांटम वैक्यूम ही गर्मी के आणविक स्पंदनों को ले जाने में सक्षम हो सकता है। एप्लाइड फिजिक्स लेटर्स जर्नल में प्रकाशित एक पेपर में बताया गया है कि क्वांटम भौतिकी में, वैक्यूम को ऊर्जा के साथ घूमने वाली जगह के रूप में समझा जाता है। पदार्थ और ऊर्जा के यादृच्छिक उतार-चढ़ाव अस्तित्व में होते हैं और फिर गायब हो जाते हैं, आमतौर पर लोगों की तुलना में छोटे पैमाने पर।
वे उतार-चढ़ाव अराजक और अप्रत्याशित हैं। लेकिन वे गर्मी की एक लहर को ले जाने के लिए पत्थरों की तरह काम कर सकते हैं - एक क्वांटम उत्तेजना के रूप में जिसे एक फोनन के रूप में जाना जाता है - एक अंतराल के पार। यदि आप एक फोनन थे, तो कुछ इंच की एक विस्तृत खाई को पार करने के लिए, आप के पार पाने के लिए सही क्रम में हो रहे उतार-चढ़ाव की संभावना इतनी कम होगी कि प्रयास व्यर्थ हो जाएगा।
लेकिन पैमाने को सिकोड़ें, शोधकर्ताओं ने दिखाया, और बाधाओं में सुधार होता है। लगभग 5 नैनोमीटर पर, यह अजीब क्वांटम हॉप्सकॉच खाली स्थान भर में गर्मी को स्थानांतरित करने का एक प्रमुख तरीका बन जाएगा - यहां तक कि विद्युत चुम्बकीय विकिरण को बाहर निकालना, पहले से ही वैक्यूम को पार करने के लिए ऊर्जा का एकमात्र तरीका माना जाता है।
फिर भी, उन शोधकर्ताओं ने अनुमान लगाया कि प्रभाव केवल 10 नैनोमीटर के पैमाने पर महत्वपूर्ण होगा। लेकिन 10-नैनोमीटर के पैमाने पर कुछ भी देखना मुश्किल है।
"जब हमने प्रयोग को डिज़ाइन किया, तो हमने महसूस किया कि यह आसानी से नहीं किया जा सकता है," ली ने लाइव साइंस को बताया।
यहां तक कि अगर प्रभाव होता है, तो स्थानिक पैमाने इतने छोटे होते हैं कि निर्णायक रूप से इसे मापने का कोई अच्छा तरीका नहीं है। वैक्यूम को पार करने वाली ऊष्मा के पहले प्रत्यक्ष अवलोकन का उत्पादन करने के लिए, यूसी बर्कले भौतिकविदों ने यह पता लगाया कि प्रयोग के तरीके को कैसे बढ़ाया जाए।
"हमने एक प्रयोग डिज़ाइन किया है जो बहुत नरम यांत्रिक झिल्ली का उपयोग करता है," जिसका अर्थ है कि वे बहुत लोचदार हैं, या खिंचाव वाले हैं, ली ने कहा।
यदि आप एक कठोर स्टील गिटार स्ट्रिंग लगाते हैं, तो उन्होंने समझाया, परिणामस्वरूप कंपन उन लोगों की तुलना में बहुत छोटा होगा, जिन्हें आप देखेंगे यदि आपने एक ही ताकत के साथ एक अधिक लोचदार नायलॉन गिटार स्ट्रिंग का उपयोग किया है। प्रयोग में नैनोस्केल पर एक ही बात हुई: उन अल्ट्रा-लोचदार झिल्ली ने शोधकर्ताओं को छोटे गर्मी कंपन देखने की अनुमति दी जो अन्यथा दिखाई नहीं देते थे। ध्यान से उन झिल्लियों से प्रकाश उछल कर, शोधकर्ता अभी भी शून्य से कम अंतर को पार करते हुए गर्मी के फ़ोनों का निरीक्षण करने में सक्षम थे।
सड़क के नीचे, ली ने कहा, यह काम उपयोगी हो सकता है - नियमित कंप्यूटर बनाने वाले लोगों और क्वांटम-कंप्यूटर डिजाइनरों दोनों के लिए।
ली ने कहा कि बेहतर और तेज माइक्रोचिप बनाने में एक महत्वपूर्ण समस्या यह है कि सर्किट से निकलने वाली गर्मी को छोटे स्थानों में कैसे फैलाना है।
"हमारी खोज का तात्पर्य वास्तव में है कि आप वैक्यूम को कंप्यूटर चिप्स या नैनोस्केल उपकरणों से गर्मी को फैलाने के लिए इंजीनियर कर सकते हैं," उन्होंने कहा।
यदि आप वैक्यूम को सही सामग्री के साथ अच्छी तरह से आकार देने के लिए ट्यून कर रहे थे, तो यह भविष्य में दूर हो सकता है - किसी भी मौजूदा माध्यम की तुलना में चिप से गर्मी खींचने पर अधिक प्रभावी हो सकता है, उन्होंने कहा।
शोधकर्ताओं ने जिन तकनीकों का इस्तेमाल किया है, उनका उपयोग विभिन्न झिल्लियों के पार - खुद को कंपन - फोनन को लुभाने के लिए भी किया जा सकता है। यह उसी तरह से क्वांटम स्तर पर फोंस को जोड़ता है जैसे क्वांटम भौतिक विज्ञानी पहले से ही फोटॉन, या प्रकाश कणों को जोड़ते हैं, जो अंतरिक्ष में अलग हो जाते हैं। एक बार लिंक करने के बाद, फोंस का उपयोग क्वांटम सूचना को स्टोर करने और स्थानांतरित करने के लिए किया जा सकता है, जो एक काल्पनिक क्वांटम कंप्यूटर के "मैकेनिकल क्विबिट्स" के रूप में कार्य करता है। और एक बार ठंडा हो जाने के बाद, उन्होंने कहा, फ़ोनों को पारंपरिक qubits की तुलना में दीर्घकालिक डेटा भंडारण में और भी अधिक कुशल होना चाहिए।
