एक लेजर बीम के माध्यम से, परमाणुओं का ध्रुवीकरण संभव है ताकि वे एक तरफ सकारात्मक रूप से चार्ज हो सकें और दूसरी तरफ नकारात्मक चार्ज हो सकें। नतीजतन, वे एक दूसरे के प्रति आकर्षित होते हैं, एक अद्वितीय बंधन राज्य बनाते हैं जो एक विशिष्ट अणु में दो परमाणुओं के बीच के लिंक से काफी कमजोर होता है लेकिन फिर भी मात्रात्मक होता है। लेजर बीम, जिसे प्रकाश और पदार्थ के "अणु" के रूप में माना जा सकता है, एक तरह से ध्रुवीकृत परमाणुओं को एक दूसरे को आकर्षित करने की शक्ति देता है।
इस घटना का सैद्धांतिक रूप से लंबे समय से अनुमान लगाया गया है, लेकिन शोधकर्ताओं ने इन्सब्रक विश्वविद्यालय और वियना सेंटर फॉर क्वांटम साइंस एंड टेक्नोलॉजी (वीसीक्यू) पर टीयू वीन अब इस असामान्य परमाणु संबंध का पहला माप हासिल कर लिया है। उन्होंने पहली बार प्रयोगशाला में परमाणुओं के बीच एक बहुत ही विशेष बंधन अवस्था बनाई। इस बातचीत का उपयोग बहुत ठंडे परमाणुओं में हेरफेर करने के लिए किया जा सकता है और यह भी प्रभावित कर सकता है कि अंतरिक्ष में अणु कैसे बनते हैं।
प्रो. फिलिप हस्लिंगर, जिसका टीयू वियन में एटॉमिनस्टिट्यूट में अनुसंधान एफडब्ल्यूएफ स्टार्ट प्रोग्राम द्वारा समर्थित है, ने कहा, "विद्युत रूप से तटस्थ परमाणु में, एक धनात्मक रूप से आवेशित परमाणु नाभिक ऋणात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉनों से घिरा होता है, जो एक बादल की तरह परमाणु नाभिक को घेर लेता है। यदि आप अब बाहरी विद्युत क्षेत्र को चालू करते हैं, तो यह आवेश वितरण थोड़ा बदल जाता है।"
"धनात्मक आवेश को एक दिशा में थोड़ा स्थानांतरित किया जाता है, ऋणात्मक आवेश को दूसरी दिशा में थोड़ा सा स्थानांतरित किया जाता है, परमाणु का अचानक सकारात्मक और नकारात्मक पक्ष, ध्रुवीकृत हो जाता है।"
लेजर प्रकाश के साथ ध्रुवीकरण प्रभाव पैदा करना संभव है क्योंकि प्रकाश सिर्फ एक है विद्युत चुम्बकीय जो तेजी से बदलता है। प्रकाश सभी परमाणुओं (जब एक दूसरे के बगल में रखा जाता है) को उसी तरह ध्रुवीकृत करता है- बाईं ओर सकारात्मक और दाईं ओर नकारात्मक, या इसके विपरीत। दोनों ही मामलों में, दो पड़ोसी परमाणु एक-दूसरे के प्रति अलग-अलग आवेशों को मोड़ते हैं, जिससे उनके बीच एक बल उत्पन्न होता है।
प्रकाशन के पहले लेखक टीयू वियन से मीरा माईवोगर ने कहा, "यह एक बहुत ही कमजोर आकर्षक बल है, इसलिए आपको इसे मापने में सक्षम होने के लिए बहुत सावधानी से प्रयोग करना होगा। यदि परमाणुओं में बहुत अधिक ऊर्जा है और वे तेजी से आगे बढ़ रहे हैं, तो आकर्षण बल तुरंत समाप्त हो जाता है। यही कारण है कि अल्ट्राकोल्ड परमाणुओं के एक बादल का इस्तेमाल किया गया था।"
प्रकाशन के पहले लेखक टीयू वियन से मीरा माईवोगर ने कहा, "यह एक बहुत ही कमजोर आकर्षक बल है, इसलिए आपको इसे मापने में सक्षम होने के लिए बहुत सावधानी से प्रयोग करना होगा। यदि परमाणुओं में बहुत अधिक ऊर्जा है और वे तेजी से आगे बढ़ रहे हैं, तो आकर्षण बल तुरंत समाप्त हो जाता है। यही कारण है कि अल्ट्राकोल्ड परमाणुओं के एक बादल का इस्तेमाल किया गया था।"
वैज्ञानिकों ने एक ऐसी तकनीक का इस्तेमाल किया जिसमें उन्होंने पहले परमाणु चिप पर चुंबकीय जाल में परमाणुओं को पकड़ा और फिर ठंडा किया। जाल को बंद करने के बाद परमाणुओं को मुक्त रूप से मुक्त कर दिया जाता है। "अल्ट्राकोल्ड" होने के बावजूद - केल्विन के दस लाखवें हिस्से से कम तापमान के साथ - परमाणु बादल में गिरावट के दौरान बढ़ने के लिए पर्याप्त ऊर्जा होती है। हालांकि, यह परमाणु बादल वृद्धि धीमी हो जाती है यदि इस चरण के दौरान परमाणुओं को लेजर बीम से ध्रुवीकृत किया जाता है, जिससे उनके बीच एक आकर्षक बल पैदा होता है। इस प्रकार आकर्षक बल को मापा जाता है।
प्रयोग के लिए सैद्धांतिक आधारशिला रखने वाले मथायस सोनलीटनर ने कहा, "लेजर बीम के साथ व्यक्तिगत परमाणुओं का ध्रुवीकरण करना कोई नई बात नहीं है। हालांकि, हमारे प्रयोग के बारे में महत्वपूर्ण बात यह है कि हम पहली बार कई परमाणुओं को एक साथ नियंत्रित तरीके से ध्रुवीकरण करने में सफल हुए हैं, जिससे उनके बीच एक मापने योग्य, आकर्षक बल बन गया है।
फ़िलिप हस्लिंगर कहा, "यह आकर्षक बल ठंडे परमाणुओं को नियंत्रित करने के लिए एक पूरक उपकरण है। लेकिन यह खगोल भौतिकी में भी महत्वपूर्ण हो सकता है: अंतरिक्ष की विशालता में, छोटी ताकतें महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकती हैं। यहां, हम पहली बार यह दिखाने में सक्षम थे कि विद्युत चुम्बकीय विकिरण परमाणुओं के बीच एक बल उत्पन्न कर सकता है, जो उन खगोलीय परिदृश्यों पर नई रोशनी डालने में मदद कर सकता है जिन्हें अभी तक समझाया नहीं गया है।
जर्नल संदर्भ:
- मीरा माईवोगर, मैथियास सोनेलिटनर एट अल। अल्ट्राकोल्ड परमाणु गैसों में प्रकाश-प्रेरित द्विध्रुवीय-द्विध्रुवीय बलों का अवलोकन। भौतिकी। रेव। एक्स 12, 031018 - 27 जुलाई 2022 को प्रकाशित। डीओआई: 10.1103/फिजरेवएक्स.12.031018
