कनाडा और अमेरिका में शोधकर्ताओं द्वारा एक अच्छी तरह से परिभाषित कक्षीय कोणीय गति (ओएएम) के साथ "मुड़" न्यूट्रॉन का एक बीम बनाया गया है। यह विवर्तन झंझरी के एक विशेष सरणी के माध्यम से एक परमाणु रिएक्टर से न्यूट्रॉन बीम को पारित करके किया गया था। एक अच्छी तरह से परिभाषित ओएएम के साथ न्यूट्रॉन बीम के पहले अवलोकन के रूप में वर्णित, प्रयोग टीम के कुछ सदस्यों द्वारा कई वर्षों के काम की परिणति है, जिन्होंने पहली बार 2015 में मुड़ न्यूट्रॉन के अस्थायी अवलोकनों की सूचना दी थी।
क्वांटम यांत्रिकी के अनुसार, न्यूट्रॉन जैसे उपपरमाण्विक कण तरंगों और कणों दोनों की तरह व्यवहार करते हैं। इस तरंग-कण द्वैत ने न्यूट्रॉन बिखरने के व्यापक और उपयोगी क्षेत्र को जन्म दिया है, जिससे परमाणु रिएक्टरों और त्वरक से न्यूट्रॉन के बीम का उपयोग करके सामग्रियों की आंतरिक संरचनाओं की जांच की जाती है। जबकि इस तरह के प्रयोगों ने लंबे समय से न्यूट्रॉन के आंतरिक कोणीय गति (स्पिन) का उपयोग किया है, भौतिक विज्ञानी ओएएम ले जाने वाले मुड़ न्यूट्रॉन के बीम बनाने और पहचानने के इच्छुक हैं।
शोधकर्ता पहले से ही बीम बनाने में सक्षम हैं मुड़ा हुआ प्रकाश और मुड़ इलेक्ट्रॉन जिसमें तरंगाग्र प्रसार की दिशा के बारे में घूमते हैं, जिससे OAM होता है। इन बीमों में चिरल अणुओं का अध्ययन करने और ऑप्टिकल टेलीकॉम सिस्टम की क्षमता बढ़ाने सहित वर्तमान और संभावित अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला है।
प्रायोगिक चुनौतियाँ
हालांकि, अब तक, भौतिकविदों ने मुड़ न्यूट्रॉन के बीम बनाने के लिए संघर्ष किया है। 2015 में, दिमित्री पुशिन और मैरीलैंड और बोस्टन विश्वविद्यालय में संयुक्त क्वांटम संस्थान में भौतिकविदों के साथ वाटरलू विश्वविद्यालय में सहयोगियों ने एक पेपर प्रकाशित किया प्रकृति कि एक तकनीक का वर्णन किया एक सर्पिल चरण प्लेट (एसपीपी) के माध्यम से न्यूट्रॉन के एक बीम को पारित करके मुड़ न्यूट्रॉन बनाने के लिए - एक उपकरण जिसका उपयोग मुड़ प्रकाश और मुड़ इलेक्ट्रॉनों को बनाने के लिए किया गया है।
उन्होंने ऐसा एक न्यूट्रॉन बीम को दो में विभाजित करके और एसपीपी के माध्यम से एक बीम भेजकर किया। दो बीमों को फिर से जोड़ा गया और शोधकर्ताओं ने कक्षीय कोणीय गति से संबंधित हस्तक्षेप प्रभाव को माप लिया। हालांकि, 2018 में भौतिकविदों की एक स्वतंत्र टीम प्रकाशित गणना इससे पता चला कि पुशिन और उनके सहयोगियों द्वारा मापा गया हस्तक्षेप प्रभाव कक्षीय कोणीय गति से संबंधित नहीं था।
अडिग, पुशिन और उनके सहयोगियों ने एक नया तरीका अपनाया है और अब सफलता का दावा कर रहे हैं। एक एसपीपी का उपयोग करने के बजाय, शोधकर्ताओं ने एक होलोग्राफिक तकनीक का इस्तेमाल किया जिसमें सिलिकॉन से बने लाखों विशेष झंझरी शामिल हैं। प्रत्येक झंझरी में एक "फोर्क डिस्लोकेशन" होता है जिससे झंझरी में से एक रेखा चार रेखाओं में विभाजित हो जाती है, जिससे एक कांटा जैसी संरचना बन जाती है (चित्र देखें)।
छह मिलियन झंझरी
प्रत्येक झंझरी एक माइक्रोन वर्ग को मापता है और इसमें सिलिकॉन संरचनाएं होती हैं जो 500 एनएम लंबी होती हैं और लगभग 120 एनएम से अलग होती हैं। सरणी 0.5 × 0.5 सेमी के क्षेत्र को कवर करती है2 और छह मिलियन से अधिक व्यक्तिगत झंझरी शामिल हैं।
भौतिकविदों ने 'ट्विस्टेड' न्यूट्रॉन पर संदेह जताया
टीम ने टेनेसी में ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी में हाई फ्लक्स आइसोटोप रिएक्टर में एक छोटे कोण न्यूट्रॉन स्कैटरिंग (एसएएनएस) बीमलाइन पर अपनी प्रणाली का परीक्षण किया। शोधकर्ताओं का कहना है कि SANS सेट-अप ने कई फायदे पेश किए, जिसमें सुदूर क्षेत्र में न्यूट्रॉन बीम को मैप करने की क्षमता भी शामिल है - जिसका मतलब था कि ट्विस्टेड न्यूट्रॉन बनाने के लिए एक होलोग्राफिक तकनीक का इस्तेमाल किया जा सकता है। साथ ही, न्यूट्रॉन के कक्षीय कोणीय गति को मापने के लिए बीमलाइन पर इंस्ट्रूमेंटेशन को अनुकूलित किया जा सकता है।
सरणी से गुजरने के बाद, न्यूट्रॉन बीम ने न्यूट्रॉन कैमरे के लिए 19 मीटर की दूरी तय की। कैमरे द्वारा ली गई छवियां विशिष्ट डोनट-आकार का पैटर्न दिखाती हैं, जो मुड़े हुए न्यूट्रॉन के एक बीम से अपेक्षित होती हैं जो कक्षीय कोणीय गति की एक विशिष्ट स्थिति में होती हैं। डोनट के आकार के पैटर्न लगभग 10 सेमी व्यास के थे।
टीम का कहना है कि उनके सेटअप का उपयोग पदार्थ के टोपोलॉजिकल गुणों का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है - ऐसे गुण जो नई क्वांटम तकनीकों को विकसित करने में उपयोगी साबित हो सकते हैं। इसका उपयोग मूलभूत अध्ययनों में भी किया जा सकता है कि कक्षीय कोणीय गति कैसे प्रभावित करती है कि कैसे न्यूट्रॉन पदार्थ के साथ बातचीत करते हैं।
में अनुसंधान वर्णित है विज्ञान अग्रिम.
