طبیعیات دانوں کے زیر کنٹرول الٹرا کولڈ مالیکیولز کے درمیان تعامل

امریکہ میں میساچوسٹس انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی (MIT) کے ماہرین طبیعات نے الٹرا کولڈ مالیکیولز کو آپس میں ٹکرانے کا ایک طریقہ تیار کیا ہے۔ جرمنی کے میکس پلانک انسٹی ٹیوٹ فار کوانٹم آپٹکس کے محققین نے ایک مختلف تجرباتی تکنیک کا استعمال کرتے ہوئے اسی طرح کی دریافت کی ہے۔ ان کی تحقیق کیمیائی رد عمل کے بہتر کنٹرول کے لیے نئے راستے کھولتی ہے۔

کیمیائی تعاملات انتہائی پیچیدہ ہوتے ہیں، جس میں حرکی قوتوں سے چلتے ہوئے بڑی تعداد میں ایٹم اور مالیکیول ایک دوسرے سے ٹکراتے ہیں۔ یہ پیچیدگی جوہری اور سالماتی سطح پر رد عمل پر توجہ مرکوز کرنا بہت مشکل بناتی ہے۔

اس پیچیدگی کے مسئلے کو حل کرنے کے لیے، محققین ایٹموں اور مالیکیولوں کو مائیکرو کیلون درجہ حرارت پر ٹھنڈا کر سکتے ہیں تاکہ ری ایکٹنٹس ممکنہ کوانٹم حالتوں کو محدود کر سکیں۔ ان الٹرا کولڈ ایٹموں اور مالیکیولز پر مشتمل ردعمل کو پھر جزوی طور پر لیزر یا مقناطیسی فیلڈز کے ذریعے کنٹرول کیا جا سکتا ہے، جس کے بارے میں اہم معلومات فراہم کی جاتی ہیں۔ کیمیائی عمل.

الٹرا کولڈ مالیکیولز کا مطالعہ کرنے میں ایک چیلنج یہ ہے کہ ان میں گردشی اور کمپن کوانٹم حالتیں ہیں۔ یہ ایٹموں کے مقابلے میں مالیکیولز کو کنٹرول کرنا زیادہ مشکل بنا دیتا ہے، اور اس نے الٹرا کولڈ تجربات کو سادہ ایٹم – ایٹم اور ایٹم – مالیکیول کے رد عمل سے آگے بڑھنے سے روک دیا ہے۔

Feshbach گونج

اب، نوبل انعام یافتہ کی قیادت میں MIT میں ایک ٹیم وولف گینگ کیٹرل الٹرا کولڈ مالیکیولز کو کنٹرول کرنے کا ایک نیا طریقہ تیار کیا ہے۔ تکنیک میں Feshbach گونج کا استعمال کیا جاتا ہے، جو اس وقت ہوتا ہے جب دو ٹکرانے والے ایٹم یا مالیکیول مختصر طور پر ایک پابند حالت بناتے ہیں۔ الٹرا کولڈ گیسوں کے مطالعہ میں Feshbach گونج بڑے پیمانے پر استعمال ہوتی ہے کیونکہ ان کا استعمال ایٹموں کے درمیان تعاملات کو ٹھیک کرنے کے لیے کیا جا سکتا ہے۔

الٹرا کولڈ ایٹموں پر فیشباچ گونج کو لاگو کرنے کا آغاز 1998 میں کیٹرل نے کیا تھا، جب اس نے الٹرا کولڈ سوڈیم ایٹموں میں مظاہر کا پہلا مشاہدہ کیا۔ اس کے بعد سے، محققین دونوں ایٹموں اور مالیکیولوں پر مشتمل تصادم میں اسی طرح کی گونج تلاش کر رہے ہیں۔ گزشتہ سال، Ketterle اور ساتھیوں نے سوڈیم ایٹموں اور سوڈیم-لیتھیم مالیکیولز پر مشتمل رد عمل پیدا کرنے کے لیے Feshbach گونج کا استعمال کیا۔ انہوں نے پایا کہ ٹکرانے والے ذرات کے درمیان متعدد باؤنس سے متعلق کوانٹم مداخلت کے اثرات تعمیری یا تباہ کن ہوسکتے ہیں۔ یہ یا تو تقریباً 100 کے عوامل سے ردعمل کو بڑھاتا ہے یا دباتا ہے۔

اب ایم آئی ٹی کے محققین نے الٹرا کولڈ سوڈیم-لیتھیم مالیکیولز کے جوڑوں کے درمیان تصادم میں فیشباچ گونج پایا ہے۔ یہ لاگو مقناطیسی میدان کی ایک بہت ہی تنگ رینج میں ہوتا ہے۔ جب محققین نے 1000 G سے زیادہ کی مقناطیسی فیلڈ رینج کو دیکھا، تو انہوں نے ایک تنگ 25 mG ونڈو میں مالیکیولز کے درمیان ردعمل کی شرح میں اضافہ پایا۔ ٹیم نے یہ نتیجہ اخذ کیا کہ Feshbach گونج نے انووں کو نسبتا طویل عرصے تک درمیانی کمپلیکس میں منتقل کرنے کی حوصلہ افزائی کی جس کے نتیجے میں سالماتی ردعمل کی تعداد میں 100 گنا تک اضافہ ہوا.

بڑی حیرت۔

نئے ڈیٹا کے مزید تجزیے سے ایک حیران کن دریافت ہوئی۔ گونج کے عین مطابق، مالیکیول کی دو حالتوں میں بالکل ایک جیسی توانائی ہوتی ہے اور اس لیے دونوں تصادم میں حصہ لے سکتے ہیں۔ اگرچہ نتیجہ غیر متوقع تھا، کیٹرل بتاتے ہیں کہ سوڈیم-لیتھیم سب سے ہلکا الٹرا کولڈ مالیکیول ہے جس کا مطالعہ کیا جا رہا ہے۔ نتیجے کے طور پر، اس میں ریاستوں کی سب سے چھوٹی کثافت ہے اور اس وجہ سے اس بات کا بہت زیادہ امکان ہے کہ مالیکیول کی الگ تھلگ حالت ہے جو طویل عرصے تک زندہ رہتی ہے۔

ان کے مشاہدات کو سمجھنے کے لیے، ٹیم نے ایک ماڈل تیار کیا جو مقناطیسی میدان کی وجہ سے پیدا ہونے والی گونج اور انٹرمیڈیٹ کمپلیکس کے زوال کو ایک کھلے چینل میں بیان کرتا ہے جس کی وجہ سے مالیکیول غائب ہو جاتا ہے۔

ان کا ماڈل Fabry-Perot cavity کے اندر گونجنے والی روشنی کے مشابہ ہے - ایک آلہ جس میں دو باریک آئینے شامل ہیں جو ایک مخصوص گونج والی طول موج پر روشنی کو منتقل کرے گا۔ انٹرمیڈیٹ کمپلیکس کا لائف ٹائم راؤنڈ ٹرپ ٹائم کے مشابہ ہے جو ایک فوٹون گونجنے والی گہا کے اندر گزارتا ہے۔

اگرچہ یہ ماڈل نتائج کی وضاحت کرتا ہے، کچھ کھلے سوالات باقی ہیں۔ مثال کے طور پر یہ جاننا مفید ہوگا کہ آیا یہ تنگ گونج چھوٹے ایٹموں والے مالیکیولز کے لیے منفرد ہیں - ایسے مالیکیول جن کی کثافت ریاستوں کی کم ہے۔ یہ دریافت کرنا بھی دلچسپی کا باعث ہوگا کہ آیا دیگر مقناطیسی فیلڈ کی قدریں طویل المدت کمپلیکس تشکیل دیتی ہیں۔ بلاشبہ یہ سوالات الٹرا کولڈ کیمسٹری کے میدان میں جوش و خروش کی لہر کو جنم دیں گے اور نئی ایپلی کیشنز اور جسمانی بصیرت کا باعث بن سکتے ہیں۔

قابو میں

کیٹرل کا خیال ہے کہ یہ تحقیق کوانٹم سائنس، فزیکل کیمسٹری اور کیمسٹری کے لیے اہم ثابت ہوگی۔ لیکن وہ تسلیم کرتا ہے کہ مزید کام کرنے کی ضرورت ہے اور گونج کی مکمل سمجھ کے بغیر دوسرے مالیکیولز کے لیے پیشین گوئی کرنا مشکل ہے۔ تاہم، ان کا کہنا ہے کہ ان کی ٹیم کے مشاہدے نے اس بات کا زیادہ امکان بنا دیا ہے کہ دیگر مالیکیولز میں گونج اور طویل عرصے تک تصادم کے احاطے موجود ہیں۔

طبیعیات دان کوانٹم ڈیجنریٹ مالیکیولز کے لیے ایک آسان راستے پر قریب ہیں۔

"فیلڈ فی الحال زیادہ سے زیادہ پیچیدہ نظاموں پر کوانٹم سطح پر کنٹرول کی طرف بڑھ رہا ہے۔ ہمارا کام مالیکیولر تصادم اور رد عمل پر کوانٹم کنٹرول حاصل کرنے اور ان مالیکیولز کے تصادم کی خصوصیات کو زیادہ وسیع پیمانے پر نقشہ بنانے کے لیے ایک قدم ہے جس کا مقصد گہری تفہیم حاصل کرنا ہے"، وہ بتاتا ہے۔ طبیعیات کی دنیا.

بو زاؤ چین کی یونیورسٹی آف سائنس اینڈ ٹکنالوجی کی طرف سے ٹیم کی جانب سے الٹرا کولڈ گراؤنڈ سٹیٹ ڈائیٹومک مالیکیولز کے درمیان مقناطیسی طور پر ٹیون ایبل فیشباچ گونج کی دریافت کو سراہا گیا، مزید کہا کہ یہ کام الٹرا کولڈ مالیکیولز اور الٹرا کولڈ کیمسٹری میں ایک اہم پیشرفت ہے۔ وہ بتاتا ہے کہ مالیکیولز کے درمیان Feshbach کی گونج بہت سے نئے تحقیقی امکانات کا باعث بن سکتی ہے، بشمول مالیکیولر گیسوں کو مضبوطی سے تعامل کرنے کا مطالعہ۔

تحقیق میں بیان کیا گیا ہے۔ فطرت، قدرت. جریدے کے اسی شمارے میں ژن-یو لوو اور جرمنی کے میکس پلانک انسٹی ٹیوٹ برائے کوانٹم آپٹکس کے ساتھی اسی طرح کی اسکیم کی وضاحت کریں۔ الٹرا کولڈ سوڈیم – پوٹاشیم مضامین کے رد عمل کی شرح کو کنٹرول کرنے کے لیے۔ اس تحقیق میں، ٹیم نے گونج پیدا کرنے کے لیے مائیکرو ویو تابکاری کا استعمال کیا۔

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• پلیٹو بلاک چین۔ Web3 Metaverse Intelligence. علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://physicsworld.com/a/interactions-between-ultracold-molecules-controlled-by-physicists/