भंवरों के साथ छेदा हुआ एक घूर्णन सुपरफ्लूड गैस। चित्र साभार: MIT बड़ा करने के लिए क्लिक करें।
एमआईटी वैज्ञानिकों ने भौतिकविदों के बीच एक गर्म दौड़ के लिए एक सुपरकोल अंत लाया है: वे नए प्रकार के पदार्थ बनाने वाले पहले बन गए हैं, परमाणुओं की एक गैस जो उच्च तापमान वाली सुपरफ्लुइटिटी दिखाती है।
प्रकृति के 23 जून के अंक में रिपोर्ट किए जाने वाले उनके कार्य, धातुओं में इलेक्ट्रॉनों की अतिचालकता से निकटता से संबंधित हैं। सुपरफ्लुइड्स की टिप्पणियों से उच्च-तापमान सुपरकंडक्टिविटी के बारे में सुस्त सवालों को हल करने में मदद मिल सकती है, जिसमें बिजली के मैग्नेट, सेंसर और ऊर्जा-कुशल परिवहन के लिए व्यापक अनुप्रयोग हैं, ने कहा कि वोल्फगैंग केटरल, एक नोबेल पुरस्कार विजेता एमआईटी समूह के प्रमुख हैं और जो जॉन डी। मैकआर्थर हैं। भौतिकी के प्रो।
सुपरफ्लूड गैस को इतना स्पष्ट रूप से देखना एक ऐसा नाटकीय कदम है कि अल्ट्रा क्लोल्ड एटम्स के लिए एमआईटी-हार्वर्ड सेंटर के निदेशक डैन क्लेपनर ने कहा, "यह सुपरफ्लुएंटिटी के लिए धूम्रपान बंदूक नहीं है। यह एक तोप है। ”
कई वर्षों के लिए, दुनिया भर के अनुसंधान समूह सुपरफ्लुएंटी के नए रूपों को खोजने के अंतिम लक्ष्य के साथ तथाकथित फर्मीओनिक परमाणुओं की ठंडी गैसों का अध्ययन कर रहे हैं। एक सुपरफ्लूड गैस बिना प्रतिरोध के बह सकती है। इसे घुमाए जाने पर एक सामान्य गैस से स्पष्ट रूप से अलग किया जा सकता है। एक सामान्य गैस एक सामान्य वस्तु की तरह घूमती है, लेकिन एक सुपरफ्लुइड केवल तभी घूम सकता है जब यह मिनी-बवंडर के समान भंवर बनाता है। यह एक घूमने वाले सुपरफ्लुइड को स्विस पनीर की उपस्थिति देता है, जहां छेद मिनी-बवंडर के कोर हैं। "जब हमने देखा कि भंवरों की पहली तस्वीर कंप्यूटर स्क्रीन पर दिखाई दे रही है, तो यह बस लुभावनी थी," स्नातक छात्र मार्टिन ज़्वेयरलिन ने 13 अप्रैल की शाम को याद करते हुए कहा, जब टीम ने पहली बार सुपरफ्लूड गैस देखी थी। लगभग एक वर्ष से, टीम चुंबकीय क्षेत्र और लेजर बीम बनाने में बहुत गोल कर रही थी ताकि गैस को रोटेशन में स्थापित किया जा सके। "यह पूरी तरह से गोल बनाने के लिए एक पहिया से धक्कों को सैंड करने जैसा था," ज़्वेयरलिन ने समझाया।
“सुपरफ्लुइड्स में, साथ ही सुपरकंडक्टर्स में, कण लॉकस्टेप में चलते हैं। वे एक बड़ी क्वांटम-यांत्रिक तरंग बनाते हैं, ”केटरल को समझाया। इस तरह के आंदोलन से सुपरकंडक्टर्स को प्रतिरोध के बिना विद्युत धाराओं को ले जाने की अनुमति मिलती है।
MIT टीम बेहद ठंडे तापमान पर इन सुपरफ्लूड भंवरों को देखने में सक्षम थी, जब फर्मी गैस को केल्विन के लगभग 50 बिलियन डिग्री तक ठंडा कर दिया गया था, जो निरपेक्ष शून्य (-273 डिग्री C या -45 डिग्री डिग्री F) के बहुत करीब था। "यह 50 नैनोकोल्विन उच्च-तापमान सुपरफ्लुएंटी पर सुपरफ्लुइटी कॉल करने के लिए अजीब लग सकता है, लेकिन कणों के घनत्व से तापमान क्या सामान्य होता है," केटरल ने कहा। "हमने अब तक का उच्चतम तापमान प्राप्त किया है।" एक धातु में इलेक्ट्रॉनों के घनत्व तक स्केल, परमाणु गैसों में सुपरफ्लूड संक्रमण तापमान कमरे के तापमान से अधिक होगा।
केटरल की टीम के सदस्य एमआईटी स्नातक के छात्र ज़्वेयरेलिन, आंद्रे शिरोट्ज़ेक और क्रिश्चियन शंक थे, जो सभी अल्ट्राकोल्ड एटमों के केंद्र के सदस्य हैं, साथ ही पूर्व स्नातक छात्र जमील अबो-शायर भी हैं।
टीम ने लिथियम -6 आइसोटोप में फेरोमोनिक सुपरफ्लुएंटी देखी जिसमें तीन प्रोटॉन, तीन न्यूट्रॉन और तीन इलेक्ट्रॉन शामिल थे। चूंकि घटकों की कुल संख्या विषम है, लिथियम -6 एक फर्मियन है। लेजर और बाष्पीकरणीय शीतलन तकनीकों का उपयोग करते हुए, उन्होंने गैस को पूर्ण शून्य के करीब ठंडा कर दिया। फिर उन्होंने एक अवरक्त लेजर बीम के फोकस में गैस को फँसाया; अवरक्त प्रकाश के विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों ने परमाणुओं को जगह में रखा। अंतिम चरण गैस के चारों ओर एक हरे रंग की लेजर बीम को घूमने के लिए घुमाया गया था। बादल की एक छाया तस्वीर ने अपने सुपरफ्लुइड व्यवहार को दिखाया: बादल को भंवर के एक नियमित सरणी द्वारा छेद दिया गया था, प्रत्येक एक ही आकार के बारे में।
यह काम MIT समूह के बोस-आइंस्टीन के पहले के निर्माण पर आधारित है, जो पदार्थ का एक प्रकार है जिसमें कण संघनित होते हैं और एक बड़ी लहर के रूप में कार्य करते हैं। अल्बर्ट आइंस्टीन ने 1925 में इस घटना की भविष्यवाणी की। वैज्ञानिकों ने बाद में महसूस किया कि बोस-आइंस्टीन संक्षेपण और सुपरफ्लुएंटी अंतरंग रूप से संबंधित हैं।
बोस-आइंस्टीन संघनित युग्मों के संघनन जो एक साथ शिथिल थे, अणुओं को नवंबर 2003 में बोल्डर में यूनिवर्सिटी ऑफ कोलोराडो में, ऑस्ट्रिया में इन्सब्रुक विश्वविद्यालय और एमआईटी में स्वतंत्र टीमों द्वारा देखा गया था। हालांकि, बोस-आइंस्टीन संघनन का अवलोकन सुपरफ्लुइड के अवलोकन के समान नहीं है। आगे के अध्ययन इन समूहों द्वारा किए गए और पेरिस, ड्यूक विश्वविद्यालय और राइस विश्वविद्यालय में इकोले नॉर्मले सुपरिय्योर में किए गए, लेकिन सुपरफ्लुइटी के लिए सबूत अस्पष्ट या अप्रत्यक्ष थे।
MIT में बनाई गई सुपरफ्लुइड फर्मी गैस, ठोस सुपरकंडक्टर्स, न्यूट्रॉन स्टार्स या क्वार्क-ग्लूका प्लाज्मा जैसे बहुत अधिक सघन पदार्थों के गुणों के अध्ययन के लिए आसानी से नियंत्रित होने वाली मॉडल प्रणाली के रूप में काम कर सकती है।
एमआईटी अनुसंधान को नेशनल साइंस फाउंडेशन, नेवल रिसर्च के कार्यालय, नासा और सेना अनुसंधान कार्यालय द्वारा समर्थित किया गया था।
मूल स्रोत: MIT समाचार रिलीज़
