भौतिकविदों ने फेरोमैग्नेटिक सुपरफ्लुइड - फिजिक्स वर्ल्ड में गलत वैक्यूम क्षय का निरीक्षण किया

इटली में भौतिकविदों ने पहली बार झूठी वैक्यूम क्षय नामक एक घटना देखी है। यह कार्य, जो लौहचुंबकीय सुपरफ्लुइड में किया गया था, लौहचुंबकीय चरण संक्रमणों के बारे में हमारी समझ को आगे बढ़ाता है और प्रारंभिक ब्रह्मांड की स्थिरता पर अधिक प्रकाश डाल सकता है।

कुछ प्रकार की क्वांटम प्रणालियों में मेटास्टेबल (झूठी) निर्वात अवस्था के साथ-साथ एक निरपेक्ष ग्राउंड (सच्ची) निर्वात अवस्था भी होती है। ये अवस्थाएँ क्वांटम क्षेत्र के विभिन्न विन्यासों का प्रतिनिधित्व करती हैं, और क्षेत्र झूठी निर्वात अवस्था से वास्तविक अवस्था में क्षय हो सकता है। जब ऐसा होता है, तो वास्तविक निर्वात के स्थानीयकृत स्थूल क्षेत्र - बुलबुले - बनते हैं, जो झूठे निर्वात के पैच से घिरे होते हैं।

"इस तरह के तंत्र पर मूल रूप से हमारे ब्रह्मांड की स्थिरता का अध्ययन करने के लिए ब्रह्मांड विज्ञान के संदर्भ में चर्चा की गई थी, जो स्थिर या मेटास्टेबल कॉन्फ़िगरेशन में हो सकता है," बताते हैं गेब्रियल फेरारी, में एक भौतिक विज्ञानी ट्रेंटो विश्वविद्यालय, इटली, जिन्होंने साथ मिलकर अध्ययन का सह-नेतृत्व किया जियाकोमो लैम्पोरेसी, एलेसियो रेकाटी और एलेसेंड्रो ज़ेनेसिनी का पिटाएव्स्की बीईसी केंद्र, सीएनआर-आईएनओ ट्रेंटो, इटली में। "वास्तव में, माना जाता है कि बिग बैंग में स्थान, समय और पदार्थ का निर्माण कैसे हुआ, इसमें वैक्यूम क्षय ने एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई।"

अनायास उत्पन्न बुलबुले

नये कार्य में पिटाएव्स्की बीईसी केंद्र टीम ने कई-बॉडी क्वांटम प्रणाली में गलत वैक्यूम क्षय का पता लगाने के लिए फेरोमैग्नेटिक ग्राउंड अवस्था वाले सोडियम परमाणुओं का उपयोग किया। टीम ने परमाणुओं को एक ऑप्टिकल जाल में सीमित करके और उन्हें पूर्ण शून्य से ऊपर एक माइक्रोकेल्विन से कम तक ठंडा करके इस प्रणाली को तैयार किया, जहां वे एक लौहचुंबकीय सुपरफ्लुइड बनाते हैं।

लैम्पोरेसी बताते हैं, "हमने सिस्टम को मेटास्टेबल अवस्था में तैयार किया है जिसमें सुपरफ्लुइड को लागू चुंबकीय क्षेत्र के संबंध में विपरीत दिशा में ध्रुवीकृत किया जाता है।" "कुछ समय बाद, हमने देखा कि सिस्टम ने चुंबकीय क्षेत्र के साथ संरेखित मैक्रोस्कोपिक क्षेत्रों में स्वचालित रूप से बुलबुले उत्पन्न किए।"

सिद्धांतकारों के साथ काम करना न्यूकैसल विश्वविद्यालय, यूकेटीम ने आगे दिखाया कि ये बुलबुले, रेकाटी के शब्दों में, "मैक्रोस्कोपिक क्वांटम क्षेत्र पर झूठे वैक्यूम क्षय के तंत्र का पहला प्रयोगात्मक सबूत" थे।

शोधकर्ताओं ने बुलबुले के औसत क्षय समय और प्रयोगात्मक रूप से ट्यून करने योग्य मापदंडों जैसे कि सही और गलत वैक्यूम राज्यों के बीच ऊर्जा अंतर (जो कि ज़ीमन प्रभाव के कारण लागू चुंबकीय क्षेत्र के साथ बदलता है) के बीच संबंध को मापने के लिए आगे बढ़े। उन्होंने पाया कि छोटे बदलावों से क्षय समय में बड़े बदलाव होते हैं। लैम्पोरेसी बताते हैं, "हमारे नतीजे फील्ड थ्योरी टनलिंग (इंस्टेंटन) मॉडल की भविष्यवाणियों के साथ बहुत अच्छा समझौता दिखाते हैं, इस प्रकार हमारे सिस्टम की झूठी वैक्यूम क्षय उत्पत्ति की पुष्टि करते हैं।" भौतिकी की दुनिया.

एक तकनीकी उपलब्धि

इन प्रयोगों के परिणामों का वर्णन किया गया है प्रकृति भौतिकी, और लैम्पोरेसी इस बात पर जोर देते हैं कि उन्हें प्राप्त करना तकनीकी रूप से चुनौतीपूर्ण था। अन्य कारकों के अलावा, सुपरफ्लुइड प्रणाली के स्पिन सुसंगतता को संरक्षित करने के लिए बाहरी चुंबकीय क्षेत्र को बेहद स्थिर होना चाहिए। आवश्यक स्थिरता प्राप्त करने के लिए, टीम को अल्ट्राकोल्ड परमाणु गैस के चारों ओर एक चुंबकीय ढाल स्थापित करना पड़ा - एक मुश्किल काम, यह देखते हुए कि उन्हें परमाणुओं में हेरफेर करने के लिए लेजर बीम के साथ सिस्टम तक पहुंचने की आवश्यकता थी।

ब्रह्माण्ड के पार

जबकि शोधकर्ताओं ने विश्लेषण किया है कि बुलबुले बनने में कितना समय लगता है, यह सिर्फ पहला कदम है। वे अब बुलबुले के विकास की प्रकृति को समझने के लिए नियंत्रित वातावरण में बुलबुले की गतिशीलता की जांच करने की योजना बना रहे हैं।

"एक और महत्वपूर्ण कदम सिस्टम की प्रभावी आयामीता को अर्ध-एक-आयामी से बढ़ाना होगा, जैसा कि वर्तमान अध्ययन में है, जहां सैद्धांतिक विश्लेषण आसान है, दो-आयामी, जहां बुलबुला टकराव और विलय जैसी दिलचस्प घटनाएं दिखाई देती हैं, ज़ेनेसिनी कहते हैं। “बुलबुला न्यूक्लियेशन और गतिशीलता की कई विशेषताओं का सैद्धांतिक रूप से ब्रह्मांड विज्ञान के संदर्भ में अध्ययन किया गया था, जहां प्रयोग अभी तक पहुंच योग्य नहीं हैं। हालाँकि, वे संघनित-पदार्थ समुदाय के लिए भी अत्यधिक प्रासंगिक हैं, क्योंकि वे क्वांटम फेरोमैग्नेटिक गतिशीलता से जुड़े हैं जिन्हें प्रयोगात्मक रूप से देखा जा सकता है - जैसा कि हमने अपने काम में प्रदर्शित किया है।

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/physicists-observe-false-vacuum-decay-in-a-ferromagnetic-superfluid/