भंवरों के साथ छेदी गई फर्मियन की एक घूर्णन सुपरफ्लुइड गैस। छवि क्रेडिट: एमआईटी। बड़ा करने के लिए क्लिक करें।
एमआईटी वैज्ञानिकों ने भौतिकविदों के बीच एक गर्म दौड़ के लिए एक सुपरकूल अंत लाया है: वे एक नए प्रकार के पदार्थ बनाने वाले पहले व्यक्ति बन गए हैं, परमाणुओं की एक गैस जो उच्च तापमान सुपरफ्लुइडिटी दिखाती है।
प्रकृति के 23 जून के अंक में रिपोर्ट किया जाने वाला उनका काम, धातुओं में इलेक्ट्रॉनों की अतिचालकता से निकटता से संबंधित है। एमआईटी समूह के प्रमुख और जॉन डी मैकआर्थर कौन हैं, एक नोबेल पुरस्कार विजेता वोल्फगैंग केटरले ने कहा, सुपरफ्लुइड्स के अवलोकन से उच्च तापमान सुपरकंडक्टिविटी के बारे में लंबे समय तक चलने वाले प्रश्नों को हल करने में मदद मिल सकती है, जिसमें चुंबक, सेंसर और बिजली के ऊर्जा कुशल परिवहन के लिए व्यापक अनुप्रयोग हैं। भौतिकी के प्रोफेसर।
सुपरफ्लुइड गैस को इतनी स्पष्ट रूप से देखना इतना नाटकीय कदम है कि एमआईटी-हार्वर्ड सेंटर फॉर अल्ट्राकोल्ड एटम्स के निदेशक डैन क्लेपनर ने कहा, 'यह सुपरफ्लुइडिटी के लिए धूम्रपान बंदूक नहीं है। यह तोप है।'
कई वर्षों से, दुनिया भर के शोध समूह सुपरफ्लुइडिटी के नए रूपों को खोजने के अंतिम लक्ष्य के साथ तथाकथित फर्मोनिक परमाणुओं की ठंडी गैसों का अध्ययन कर रहे हैं। एक सुपरफ्लुइड गैस बिना प्रतिरोध के बह सकती है। घुमाए जाने पर इसे सामान्य गैस से स्पष्ट रूप से अलग किया जा सकता है। एक सामान्य गैस एक सामान्य वस्तु की तरह घूमती है, लेकिन एक सुपरफ्लुइड तभी घूम सकता है जब वह मिनी-टॉर्नेडो के समान भंवर बनाता है। यह एक घूमने वाले सुपरफ्लुइड को स्विस पनीर की उपस्थिति देता है, जहां छेद मिनी-बवंडर के कोर होते हैं। 'जब हमने देखा कि कंप्यूटर स्क्रीन पर भंवरों की पहली तस्वीर दिखाई देती है, तो यह बहुत ही लुभावनी थी,' स्नातक छात्र मार्टिन ज़्विएरलेन ने 13 अप्रैल की शाम को याद करते हुए कहा, जब टीम ने पहली बार सुपरफ्लुइड गैस देखी थी। लगभग एक साल से, टीम चुंबकीय क्षेत्र और लेजर बीम को बहुत गोल बनाने पर काम कर रही थी ताकि गैस को रोटेशन में सेट किया जा सके। 'यह एक पहिया के धक्कों को पूरी तरह से गोल करने के लिए सैंड करने जैसा था,' ज़्वियरलेन ने समझाया।
'सुपरफ्लुइड्स में, साथ ही सुपरकंडक्टर्स में, कण लॉकस्टेप में चलते हैं। वे एक बड़ी क्वांटम-मैकेनिकल तरंग बनाते हैं, ”केटरल ने समझाया। इस तरह की गति सुपरकंडक्टर्स को बिना प्रतिरोध के विद्युत धाराओं को ले जाने की अनुमति देती है।
एमआईटी टीम इन सुपरफ्लुइड भंवरों को बेहद ठंडे तापमान पर देखने में सक्षम थी, जब फर्मोनिक गैस को केल्विन के लगभग 50 अरबवें हिस्से तक ठंडा किया गया था, जो पूर्ण शून्य (-273 डिग्री सेल्सियस या -459 डिग्री फ़ारेनहाइट) के बहुत करीब था। केटरले ने कहा, '50 नैनोकेल्विन उच्च तापमान सुपरफ्लूडिटी पर सुपरफ्लूडिटी को कॉल करना अजीब लग सकता है, लेकिन कणों के घनत्व से सामान्य तापमान क्या मायने रखता है।' 'हमने अब तक का अब तक का उच्चतम तापमान हासिल कर लिया है।' एक धातु में इलेक्ट्रॉनों के घनत्व तक बढ़ाए जाने पर, परमाणु गैसों में सुपरफ्लुइड संक्रमण तापमान कमरे के तापमान से अधिक होगा।
केटरले की टीम के सदस्य एमआईटी स्नातक छात्र ज़्विएरलेन, आंद्रे शिरोत्ज़ेक और क्रिश्चियन शुंक थे, ये सभी सेंटर फॉर अल्ट्राकोल्ड एटम्स के सदस्य हैं, साथ ही पूर्व स्नातक छात्र जमील अबो-शेयर भी हैं।
टीम ने तीन प्रोटॉन, तीन न्यूट्रॉन और तीन इलेक्ट्रॉनों वाले लिथियम -6 आइसोटोप में फेर्मोनिक सुपरफ्लुइडिटी देखी। चूंकि घटकों की कुल संख्या विषम है, लिथियम -6 एक फर्मियन है। लेजर और बाष्पीकरणीय शीतलन तकनीकों का उपयोग करते हुए, उन्होंने गैस को परम शून्य के करीब ठंडा किया। फिर उन्होंने इंफ्रारेड लेजर बीम के फोकस में गैस को फँसा दिया; इन्फ्रारेड लाइट के विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों ने परमाणुओं को जगह दी। अंतिम चरण गैस के चारों ओर एक हरे रंग की लेजर बीम को घुमाने के लिए स्पिन करना था। बादल की एक छाया तस्वीर ने अपने अतिप्रवाह व्यवहार को दिखाया: बादल को नियमित रूप से भंवरों द्वारा छेदा गया था, प्रत्येक एक ही आकार के बारे में।
यह काम एमआईटी समूह के बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट्स के पहले के निर्माण पर आधारित है, पदार्थ का एक रूप 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 थी। वैज्ञानिकों ने बाद में महसूस किया कि बोस-आइंस्टीन संघनन और सुपरफ्लुइडिटी घनिष्ठ रूप से संबंधित हैं।
नवंबर 2003 में बोल्डर में कोलोराडो विश्वविद्यालय, ऑस्ट्रिया में इन्सब्रुक विश्वविद्यालय और एमआईटी में स्वतंत्र टीमों द्वारा अणुओं के रूप में एक साथ बंधे हुए fermions के जोड़े के बोस-आइंस्टीन संघनन को देखा गया था। हालांकि, बोस-आइंस्टीन संघनन का अवलोकन करना सुपरफ्लुइडिटी को देखने के समान नहीं है। इन समूहों द्वारा और पेरिस, ड्यूक विश्वविद्यालय और चावल विश्वविद्यालय में इकोले नॉर्मले सुपरियर में आगे के अध्ययन किए गए थे, लेकिन सुपरफ्लुइडिटी के सबूत अस्पष्ट या अप्रत्यक्ष थे।
एमआईटी में बनाई गई सुपरफ्लुइड फर्मी गैस, प्रारंभिक ब्रह्मांड में मौजूद ठोस सुपरकंडक्टर्स, न्यूट्रॉन सितारों या क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज़्मा जैसे फर्मोनिक पदार्थ के अधिक सघन रूपों के गुणों का अध्ययन करने के लिए आसानी से नियंत्रित मॉडल प्रणाली के रूप में भी काम कर सकती है।
एमआईटी अनुसंधान को राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन, नौसेना अनुसंधान कार्यालय, नासा और सेना अनुसंधान कार्यालय द्वारा समर्थित किया गया था।
मूल स्रोत: एमआईटी न्यूज रिलीज