प्रयोगात्मक संश्लेषण और फोटॉनों और इलेक्ट्रॉनों में कक्षीय कोणीय गति के अध्ययन की तकनीकों पर बड़े पैमाने पर शोध किए जाने के बावजूद, न्यूट्रॉन का उपयोग करने वाला एक उपकरण डिज़ाइन पहले कभी सफलतापूर्वक सिद्ध नहीं हुआ है। न्यूट्रॉन में अद्वितीय गुण होते हैं, इसलिए, शोधकर्ताओं को नए उपकरण बनाने और उनके साथ काम करने के लिए नए दृष्टिकोण विकसित करने पड़े।
क्वांटम कंप्यूटिंग संस्थान (आईक्यूसी) के वैज्ञानिकों ने एक ऐसा उपकरण विकसित किया है जो स्पष्ट रूप से निर्दिष्ट कक्षीय के साथ मुड़े हुए न्यूट्रॉन उत्पन्न करता है। कोणीय गति प्रायोगिक इतिहास में पहली बार। यह अभूतपूर्व वैज्ञानिक उपलब्धि, जिसे पहले असंभव माना जाता था, वैज्ञानिकों को अगली पीढ़ी की क्वांटम सामग्रियों के विकास की जांच करने के लिए एक नया तरीका प्रदान करती है, जिसमें निम्नलिखित अनुप्रयोग शामिल हैं क्वांटम कम्प्यूटिंग मौलिक भौतिकी में नवीन समस्याओं की खोज और समाधान करना।
आईक्यूसी के एक शोध सहयोगी और वाटरलू विश्वविद्यालय में ट्रांसफॉर्मेटिव क्वांटम टेक्नोलॉजीज के तकनीकी प्रमुख डॉ. डुसन सारेनैक ने कहा, "न्यूट्रॉन उभरती हुई क्वांटम सामग्रियों के लक्षण वर्णन के लिए एक शक्तिशाली जांच है क्योंकि उनमें कई अनूठी विशेषताएं हैं। उनके पास नैनोमीटर आकार की तरंग दैर्ध्य, विद्युत तटस्थता और अपेक्षाकृत बड़ा द्रव्यमान है। इन विशेषताओं का मतलब है कि न्यूट्रॉन उन सामग्रियों से गुजर सकते हैं जो एक्स-रे और प्रकाश नहीं कर सकते।
IQC और भौतिकी और खगोल विज्ञान विभाग के संकाय सदस्य डॉ. दिमित्री पुशिन और उनके समूह ने अपने अध्ययन के लिए कांटे जैसी छोटी सिलिकॉन झंझरी संरचनाएं बनाईं। ये उपकरण इतने छोटे हैं कि छह मिलियन से अधिक कांटा विस्थापन चरण झंझरी केवल 0.5 सेमी x 0.5 सेमी में पाए जा सकते हैं। जैसे ही एकल न्यूट्रॉन की एक धारा इस उपकरण से होकर गुजरती है, व्यक्तिगत न्यूट्रॉन कॉर्कस्क्रू पैटर्न में मुड़ना शुरू कर देते हैं। 19 मीटर की यात्रा के बाद एक विशेष न्यूट्रॉन कैमरे ने न्यूट्रॉन की तस्वीरें रिकॉर्ड कीं। समूह ने देखा कि प्रत्येक न्यूट्रॉन 10 सेमी चौड़े डोनट के आकार के निशान में विकसित हो गया था।
प्रचारित न्यूट्रॉन का डोनट पैटर्न इंगित करता है कि उन्हें एक विशेष पेचदार स्थिति में रखा गया है और समूह के झंझरी उपकरणों ने परिमाणित कक्षीय कोणीय गति के साथ न्यूट्रॉन किरणें उत्पन्न की हैं, जो अपनी तरह की पहली प्रयोगात्मक उपलब्धि है।
डॉ. दिमित्री पुशिन, आईक्यूसी और वाटरलू में भौतिकी और खगोल विज्ञान विभाग के संकाय सदस्य, कहा, “न्यूट्रॉन मौलिक भौतिकी के प्रायोगिक सत्यापन में स्वतंत्रता की तीन आसानी से सुलभ डिग्री का उपयोग करके लोकप्रिय रहे हैं: स्पिन, पथ और ऊर्जा। इन प्रयोगों में, हमारे समूह ने न्यूट्रॉन बीम में कक्षीय कोणीय गति के उपयोग को सक्षम किया है, जो स्वतंत्रता की एक अतिरिक्त मात्रात्मक डिग्री प्रदान करता है। ऐसा करने में, हम अगली पीढ़ी के क्वांटम उपकरणों जैसे क्वांटम सिमुलेटर और क्वांटम कंप्यूटर के लिए आवश्यक जटिल सामग्रियों की विशेषता और जांच करने के लिए एक टूलबॉक्स विकसित कर रहे हैं।
जर्नल संदर्भ:
- दुसान सारेनैक, मेलिसा हेनरसन, और अन्य। न्यूट्रॉन पेचदार तरंगों का प्रायोगिक कार्यान्वयन। विज्ञान अग्रिम। DOI: 10.1126/sciadv.add2002
