फ़र्मिओनिक क्वासिपार्टिकल्स पहली बार धीरे-धीरे 'गायब' होते दिखे - फिजिक्स वर्ल्ड

शोधकर्ताओं ने पहली बार प्रत्यक्ष रूप से फर्मिओनिक क्वासिपार्टिकल्स को धीरे-धीरे "गायब" होते देखा है। यह लुप्त होने वाली क्रिया एक तथाकथित हेवी-फर्मियन यौगिक में क्वांटम चरण संक्रमण के पास हुई। फर्मिओनिक क्वासिपार्टिकल्स की स्थिरता के बारे में हमारी समझ को आगे बढ़ाने के साथ-साथ, ऐसे बदलावों का क्वांटम सूचना प्रौद्योगिकी में अनुप्रयोग हो सकता है।

सबसे प्रसिद्ध चरण संक्रमण तब होता है जब पानी 0 डिग्री सेल्सियस से नीचे ठंडा होने पर अचानक बर्फ में बदल जाता है। बर्फ की विशेषताएं तरल पानी से बहुत भिन्न होती हैं - एक तो बर्फ का घनत्व बहुत कम होता है, और इसकी संरचना नाटकीय रूप से बदल जाती है। हालाँकि, कुछ चरण संक्रमणों में, परिवर्तन अधिक धीरे-धीरे होता है। उदाहरण के लिए, 760 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने पर लोहा लौहचुंबकीय से अनुचुंबकीय हो जाता है, लेकिन जैसे-जैसे संक्रमण बढ़ता है, सिस्टम को संतुलन में आने में अधिक समय लगता है, जिससे संक्रमण धीमा हो जाता है और यह अधिक निरंतर हो जाता है। इसका मतलब है कि दो चरण (लौहचुंबकीय और अनुचुंबकीय) ऊर्जा में करीब हो जाते हैं।

यह घटना चरण संक्रमणों के लिए विशिष्ट है जिसमें बोसोन की उत्तेजना शामिल होती है, जो कण होते हैं जो बातचीत में मध्यस्थता करते हैं (चुंबकत्व के लिए जिम्मेदार बातचीत सहित)। हालाँकि, मौलिक स्तर पर, पदार्थ बोसॉन से नहीं, बल्कि फ़र्मियन से बना है।

अध्ययन दल के सदस्य कहते हैं, "इलेक्ट्रॉन फ़र्मियन परिवार से संबंधित हैं।" शोवोन पाल, “और इन कणों से बने पदार्थ को प्रकृति के मूलभूत नियमों के कारण आमतौर पर नष्ट नहीं किया जा सकता है। इसलिए फर्मियन गायब नहीं हो सकते हैं और यही कारण है कि वे आम तौर पर चरण संक्रमण में कभी शामिल नहीं होते हैं।

दो प्रकार की इलेक्ट्रॉन अवस्थाओं का सुपरपोजिशन

टेराहर्ट्ज़ टाइम-डोमेन स्पेक्ट्रोस्कोपी माप का उपयोग करते हुए, पाल और सहकर्मी मैनफ़्रेड फ़िबिगके समूह में ईटीएच ज्यूरिख, स्विट्जरलैंड YbRh में क्वांटम चरण संक्रमण के निकट इस महत्वपूर्ण धीमी गति को देखा₂Si₂. इस सामग्री में क्वासिपार्टिकल्स दो प्रकार के इलेक्ट्रॉन राज्यों के सुपरपोजिशन से बने होते हैं: एक स्थानीयकृत इलेक्ट्रॉनों से बना होता है जैसे कि एक इन्सुलेटर में पाए जाते हैं और एक धातु की तरह मोबाइल इलेक्ट्रॉनों से बना होता है। इस सुपरपोज़िशन की एक उल्लेखनीय विशेषता यह है कि इलेक्ट्रॉन, कुछ हद तक, स्थानिक रूप से बंधे होते हैं, जो उन्हें एक प्रभावी द्रव्यमान 10 देता है³ 10 के लिए⁴ सामान्य इलेक्ट्रॉन के शेष द्रव्यमान से बड़ा। इस प्रकार के बंधन का समर्थन करने वाले यौगिकों को हेवी-फर्मियन यौगिकों के रूप में जाना जाता है।

"सामान्य" इलेक्ट्रॉनों के विपरीत, ये क्वासिपार्टिकल्स, जो केवल क्वांटम शासन में मौजूद होते हैं, एक चरण संक्रमण के दौरान नष्ट हो सकते हैं। पाल कहते हैं, यह प्रमुख कारक है जो उन्हें बोसोन से जुड़े संक्रमणों की तुलना में निरंतर संक्रमण से गुजरने की अनुमति देता है।

आलोचनात्मक प्रतिपादक

अपने अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने महत्वपूर्ण प्रतिपादक के रूप में जाना जाने वाला एक पैरामीटर निकाला जो चरण संक्रमण में इन विदेशी राज्यों के गठन की संभावना में गिरावट से संबंधित है। "महत्वपूर्ण घातांक का उपयोग चरण संक्रमणों को वर्गीकृत करने के लिए किया जा सकता है और इस अवधारणा को अब न केवल बोसोनिक ऑर्डर मापदंडों के टूटने से जुड़े संक्रमणों को वर्गीकृत करने के लिए बढ़ाया जा सकता है, जैसे कि फेरोमैग्नेटिक संक्रमण में चुंबकत्व, बल्कि फर्मियोनिक के विनाश के साथ विदेशी चरण संक्रमणों के लिए भी। कण,'' पाल बताते हैं, जो अब मौजूद हैं एनआईएसईआर भारत में।

गणना से पता चलता है कि मेजराना बोसोन विघटनकारी प्रणालियों में मौजूद हो सकते हैं

शोधकर्ताओं ने टेराहर्ट्ज़ विकिरण का उपयोग किया क्योंकि इसके ऊर्जा पैमाने भारी फ़र्मियन के आंतरिक ऊर्जा पैमाने के बराबर हैं। पाल बताते हैं, "THZ उत्तेजना पर, क्वासिपार्टिकल्स टूट जाते हैं और गायब हो जाते हैं, जिससे सिस्टम एक गैर-संतुलन स्थिति में आ जाता है।" "यह स्वाभाविक रूप से क्वासिपार्टिकल्स के पुन: उभरने के माध्यम से संतुलन में लौटने का प्रयास करता है और यह पुनर्निर्माण प्रक्रिया एक निश्चित समय की देरी के बाद होती है जो भारी-फर्मियन सिस्टम के आंतरिक ऊर्जा पैमाने से मेल खाती है।"

इस विलंबित प्रतिक्रिया को मापकर, टीम क्वासिपार्टिकल्स के विकास - यानी, गायब होने और फिर से प्रकट होने - का निरीक्षण और वर्णन करने में सक्षम थी।

अध्ययन, जिसका विवरण इसमें दिया गया है प्रकृति भौतिकी, हेवी-फर्मियन यौगिकों जैसे कुछ विदेशी क्वांटम सामग्रियों में कई-शरीर सहसंबंधों की जांच करने के एक नए तरीके पर प्रकाश डालता है। पाल बताते हैं, "इस प्रकार यह क्वांटम दुनिया में चरण संक्रमणों की भौतिकी का खुलासा करने वाली विभिन्न सामग्रियों पर आगे की कई जांचों के लिए एक प्रारंभिक बिंदु है।" भौतिकी की दुनिया.

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/fermionic-quasiparticles-caught-slowly-disappearing-for-the-first-time/