اسپن آئسز میں فریکٹل کی نئی قسم ابھرتی ہے۔

ایک نئی قسم کا فریکٹل غیر متوقع طور پر مقناطیسوں کی ایک کلاس میں ظاہر ہوا ہے جسے سپن آئس کہتے ہیں۔ نئے فریکٹلز، جن کا مشاہدہ dysprosium titanate کے صاف تین جہتی کرسٹل میں کیا گیا تھا۔₂Ti₂O₇)، مواد میں مقناطیسی اجارہ داروں کے اتیجیت سے آتے ہیں، اور میگنیٹوکالورکس، اسپنٹرونکس، انفارمیشن اسٹوریج اور کوانٹم کمپیوٹنگ میں ایپلی کیشنز ہوسکتے ہیں۔

فریکٹلز فطرت میں ہر جگہ موجود ہیں اور میکرو سے لے کر نینو تک بہت سے پیمانے پر موجود ہیں۔ روزمرہ کی مثالوں میں برف کے تودے، خون کی نالیوں کے نیٹ ورک، پہاڑی مناظر اور ساحلی پٹی شامل ہیں۔ فریکٹل کے طور پر کوالیفائی کرنے کے لیے، کسی شے کے پاس بنیادی پیٹرن کے ساتھ ایک درجہ بندی کا ہندسی ڈھانچہ ہونا چاہیے جو ہمیشہ گھٹتے سائز پر دہرایا جاتا ہے، جس کی شاخیں تنگ پیٹرن میں بنتی ہیں جو مرکزی کے چھوٹے ورژن ہیں۔

فریکٹل کی بالکل نئی قسم

میں ایک ٹیم کیمبرج یونیورسٹی، ڈریسڈن میں میکس پلانک انسٹی ٹیوٹ برائے فزکس آف کمپلیکس سسٹمز, امریکہ میں یونیورسٹی آف ٹینیسی اور ارجنٹائن میں Universidad Nacional de La Plata اب صاف تین جہتی اسپن آئسز میں فریکٹل کی ایک بالکل نئی قسم دریافت ہوئی ہے۔ نام "اسپن آئسز" اس حقیقت سے آیا ہے کہ ان مواد میں، کم درجہ حرارت پر مقناطیسی لمحات (یا گھومنے) کی خرابی بالکل وہی ہے جو پانی کی برف میں پروٹون کی خرابی ہے. ساختی طور پر، سپن آئسز میں نایاب زمین کے آئن لمحات ہوتے ہیں جو ٹیٹراہیڈرل پیٹرن کے کونوں پر قابض ہوتے ہیں، اور مقامی رکاوٹوں کا مطلب ہے کہ یہ لمحات "برف کے اصول" کی پابندی کرتے ہیں: ان میں سے دو ٹیٹراہیڈرون کی طرف اشارہ کرتے ہیں اور دو اس سے باہر ہوتے ہیں۔

صفر کیلون سے بالکل اوپر درجہ حرارت پر، کرسٹل اسپن ایک مقناطیسی سیال بناتا ہے۔ تھوڑی مقدار میں تھرمل انرجی اس کے بعد بہت کم جگہوں پر برف کے اصولوں کو توڑنے کا سبب بنتی ہے، اور شمالی اور جنوبی قطبیں پلٹی ہوئی گھماؤ کو ایک دوسرے سے الگ کرتی ہیں۔ اس مقام پر، وہ ایسا برتاؤ کرتے ہیں جیسے وہ آزاد مقناطیسی اجارہ دار ہوں۔

فریکٹل دنیا میں رہنا

"ہم نے محسوس کیا کہ اجارہ داروں کو ایک فریکٹل دنیا میں رہنا چاہیے،" ٹیم کے رکن بتاتے ہیں۔ کلاڈیو کاسٹیلنووو کیمبرج یونیورسٹی سے، "اور تین جہتوں میں آزادانہ طور پر حرکت نہیں کرنا جیسا کہ ہمیشہ فرض کیا گیا تھا۔" مزید درست ہونے کے لیے، وہ مزید کہتے ہیں، گھماؤ کی ترتیب نے ایک متحرک نیٹ ورک بنایا جو ایک فریکٹل کے طور پر شاخیں بناتا ہے، اور اجارہ دار اس کے ساتھ منتقل ہوتے ہیں (تصویر دیکھیں)۔

اس رویے کی وضاحت کرنے کے لیے، محققین نے ایک ریاضیاتی ماڈل کا حوالہ دیا جس میں یہ بتایا گیا ہے کہ مقناطیسی گھماؤ کی کوانٹم ٹنلنگ کی بدولت مونوپولز کس طرح ہاپ کرتے ہیں۔ انہوں نے پایا کہ دو بالکل مختلف ٹائم اسکیلز ہیں جن پر ایک مونوپول یہ کام کرسکتا ہے۔ مطالعہ کے لیڈ مصنف کا کہنا ہے کہ "اسپن ٹنلنگ کا ایک مخصوص واقعہ کن اوقات میں ہوتا ہے اس کا انحصار پڑوسی اسپن کی ترتیب پر ہوتا ہے" جوناتھن نیلسن ہالین. "یہ واضح ہو گیا ہے کہ دو مختلف ٹنلنگ ٹائم سکیلز میں سے لمبا چھوٹا سے زیادہ بڑا ہے۔ لمبے ٹائم اسکیل پر ہونے والے مونوپول ہاپس کو نظر انداز کیا جا سکتا ہے۔

کلسٹرز فریکٹلز بناتے ہیں۔

جب محققین نے اس کا محاسبہ کیا اور ایک مونوپول کے لیے دستیاب بقیہ ہاپس کی مخصوص تعداد کا حساب لگایا، تو انھوں نے پایا کہ یہ نظام ایک اہم مقام کے قریب بیٹھا ہے جہاں ہر سائٹ پر ایک مونوپول کے لیے دستیاب حرکتوں کی اوسط تعداد وہی ہے جو فریکٹل کلسٹرز پیدا کرتی ہے۔ . اپنی نقلوں میں، انہوں نے ان سائٹس کا نقشہ بنایا جن تک ہر ایک مونوپول پہنچ سکتا ہے اور یہ ظاہر کیا کہ یہ کلسٹر درحقیقت ان فریکٹلز کی تشکیل کرتے ہیں جن کی انہوں نے پیش گوئی کی تھی۔

ہالین کا کہنا ہے کہ اس طرح سے اسپن آئسز میں اجارہ داروں کا مطالعہ بہت سے ایپلی کیشنز کے لیے اہم ہو سکتا ہے۔ "اسپن آئس ٹاپولوجیکل میگنےٹس کی سب سے قابل رسائی مثالوں میں سے ایک ہیں اور اسپن آئسز میں مقناطیسی اجارہ داری فریکشنلائزڈ جوش کی بہترین سمجھی جانے والی مثالوں میں سے ایک ہے،" وہ بتاتا ہے۔ طبیعیات کی دنیا. "ٹاپولوجیکل مواد آج تک گاڑھا مادے کی طبیعیات کے سب سے زیادہ تحقیق شدہ علاقوں میں سے ایک ہے، اور امید ہے کہ یہ دلچسپ مظاہر جو یہ مواد دکھاتا ہے وہ ایپلی کیشنز جیسے میگنیٹو کیلورک، اسپنٹرونکس، انفارمیشن اسٹوریج اور کوانٹم کمپیوٹنگ کے لیے کارآمد ثابت ہوگا۔"

مصنوعی اسپن برف میں مقناطیسی اجارہ داری ظاہر ہوتی ہے۔

ہالین نے نوٹ کیا کہ اسپن برف میں غیر معمولی حرکیاتی رویے کے ثبوت دو دہائیوں سے زیادہ عرصے سے جمع ہو رہے ہیں۔ شواہد کے اس بڑھتے ہوئے جسم کو دیکھتے ہوئے، وہ تجویز کرتا ہے کہ اسپن آئس میں متحرک فریکٹلز کو دریافت کرنے میں جو وقت لگتا ہے وہ واضح طور پر ظاہر کرتا ہے کہ ہم مقناطیسی اجارہ داروں کی طرح فریکشنلائزڈ چارجز کے رویے کو اسی سطح پر سمجھنے سے بہت دور ہیں جس سطح پر ہم روایتی چارجز کو سمجھتے ہیں۔ جیسے دھات میں الیکٹران۔ وہ کہتے ہیں، "اس طرح کے حیرت انگیز مظاہر کو ظاہر کرنے کے لیے اسپن آئسز کی صلاحیت ہمیں سادہ ٹاپولوجیکل کئی باڈی سسٹمز کی کوآپریٹو ڈائنامکس میں مزید حیران کن دریافتوں کے لیے پرامید کرتی ہے۔"

محققین اب اس بات کی تحقیقات کر رہے ہیں کہ اسپن آئسز کی دیگر خصوصیات متحرک فریکٹلز سے کیسے متاثر ہو سکتی ہیں۔ "خاص طور پر، ہم اس رویے کے مزید ثبوت تلاش کرنے کے لیے تجرباتی گروپوں کے ساتھ کام کرنے کی امید کرتے ہیں،" ہالین کہتے ہیں۔ "ہم فعال طور پر دوسرے نظاموں کی بھی تلاش کر رہے ہیں جن میں اسی طرح کی حرکیاتی رکاوٹیں ظاہر ہو سکتی ہیں، اور ہم ان اثرات کی وسیع پیمانے پر چھان بین کرنے کا ارادہ رکھتے ہیں جن سے وہ جنم لے سکتے ہیں۔"

وہ اپنے موجودہ کام کی تفصیل دیتے ہیں۔ سائنس.

• 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/new-type-of-fractal-emerges-in-spin-ices/