लगभग सबसे ठंडे तापमान पर - पारा (तरल हीलियम की सहायता से) - एक राज्य बनाता है जिसे सुपरकंडक्टिविटी कहा जाता है। चरम पर, इलेक्ट्रॉनों को एक सुपरफ्लुइड के रूप में जाना जाता है, जो बिना भार के प्रवाहित होता है। लेकिन कैसे और क्यों सुपरफ्लुइड व्यवहार ने स्पष्टीकरण की अवहेलना की। अब तक…
जब केल्विन स्केल (माइनस 273 सेल्सियस या माइनस 460 फ़ारेनहाइट) पर निरपेक्ष शून्य के कुछ डिग्री के भीतर ले जाया जाता है, तो लिक्विड हीलियम -4 उल्लेखनीय सुपरफ्लुइड अवस्था में बदल जाता है। यह घूमता है, यह मुड़ता है, और इसमें शरीर की कमी लगभग एक सदी से वैज्ञानिकों को चकित कर रही है। अब वाशिंगटन विश्वविद्यालय के भौतिक विज्ञानी के नेतृत्व में एक टीम ने खुले विज्ञान के लिए उपलब्ध सबसे शक्तिशाली सुपर कंप्यूटर का उपयोग करके एक सैद्धांतिक चित्र तैयार किया है जो सुपरफ्लुइड के वास्तविक समय के व्यवहार की व्याख्या करता है। यहां जिम्मेदार पार्टी कौन है? उप-परमाणु कणों का प्रयास करें जिन्हें फर्मियन कहा जाता है।
इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के रूप में फेमियन प्राकृतिक समीकरण का एक हिस्सा हैं ... जैसे सुपरफ्लुइड न्यूट्रॉन सितारों का हिस्सा हैं। एक सेकंड में एक से 1,000 बार घूमते हुए, न्यूट्रॉन तारे - या पल्सर - सुपरफ्लुइड सतह पृथ्वी पर अपने समकक्ष की तुलना में बहुत अलग तरीके से कार्य करती है। जैसे-जैसे गति बढ़ती है, यह छोटे भंवरों की एक श्रृंखला बनाता है जो एक त्रिकोणीय पैटर्न में समूह बनाते हैं… जो बदले में सुपरफ्लुइड संरचना के भीतर एक चोटी बनाते हैं। 'जब आप सही गति तक पहुँचते हैं, तो आप बीच में एक भंवर बनाते हैं,' बुल्गाक ने कहा। 'और जैसे-जैसे आप गति बढ़ाते हैं, आप भंवरों की संख्या में वृद्धि करेंगे। लेकिन यह हमेशा चरणों में होता है।'
क्या विज्ञान इसे फिर से बना सकता है? हां। एक उच्च-तीव्रता वाले विद्युत क्षेत्र को बनाने के लिए एक वैक्यूम कक्ष और एक लेजर बीम का उपयोग करने वाले प्रयोगशाला मॉडल एक छोटे से नमूने, शायद 1 मिलियन परमाणुओं को पूर्ण शून्य के करीब तापमान तक ठंडा करने में कामयाब रहे हैं। फिर एक 'लेजर स्पून' का उपयोग सुपरफ्लुइड को इतनी तेजी से हिलाने के लिए किया जाता है कि वोर्टिस बना सके।
'अजीब व्यवहार को समझने की कोशिश में, वैज्ञानिकों ने वर्णनात्मक समीकरणों को विकसित करने का प्रयास किया है, जैसे कि वे एक कप कॉफी में घूमने वाली क्रिया का वर्णन करने के लिए उपयोग कर सकते हैं क्योंकि यह उत्तेजित होता है।' बुल्गाक ने कहा। 'लेकिन फ़र्मियन से बने सुपरफ्लुइड में कार्रवाई का वर्णन करने के लिए, लगभग असीमित संख्या में समीकरणों की आवश्यकता होती है। प्रत्येक वर्णन करता है कि क्या होता है यदि केवल एक चर - जैसे वेग, तापमान या घनत्व - बदल दिया जाता है। क्योंकि चर आपस में जुड़े हुए हैं, अगर कोई बदलता है तो दूसरे भी बदलेंगे।'
गणितीय परिकल्पना को तैयार करने में प्रमुख चुनौतियों में से एक कंप्यूटिंग शक्ति की मात्रा है जो एक समस्या के माध्यम से काम करने के लिए कई परिवर्तनशील परिवर्तनों के साथ 1 ट्रिलियन या उससे अधिक तक पहुंच जाएगी। तो वो यह कैसे करते हैं? टीम ने टेनेसी में ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी में जगुआरपीएफ कंप्यूटर का इस्तेमाल किया, जो दुनिया के सबसे बड़े सुपर कंप्यूटरों में से एक है, जो कि 70 मिलियन घंटों के बराबर है, जिसके लिए सिंगल-कोर पर्सनल कंप्यूटर पर लगभग 8,000 वर्षों की आवश्यकता होगी (जगुआरपीएफ में लगभग एक चौथाई है) -मिलियन कोर)। बस इसे ठंडा करने की कोशिश करो!
'यह आपको इन गणनाओं की जटिलता बताता है और यह कितना कठिन है,' बुल्गाक ने कहा। मामलों को और अधिक जटिल बनाने के लिए, सुपरफ्लुइड को जितनी तेज़ी से हिलाया जाता है, वह अपने गुणों को खो देता है - लेकिन उतनी तेज़ी से नहीं जितना कि अनुमान लगाया जाता है। 'काम का मतलब है कि शोधकर्ता कंप्यूटर सिमुलेशन का उपयोग करके न्यूट्रॉन स्टार के गुणों का 'कुछ हद तक' अध्ययन कर सकते हैं।' बुल्गाक ने कहा। 'यह शीत-परमाणु भौतिकी में अनुसंधान की नई दिशाएँ भी खोलता है।'
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मूल कहानी स्रोत: वाशिंगटन विश्वविद्यालय .
