کینیڈا اور امریکہ کے محققین کے ذریعہ ایک اچھی طرح سے متعین آربیٹل اینگولر مومینٹم (OAM) کے ساتھ "موڑ" نیوٹران کا ایک شہتیر بنایا گیا ہے۔ یہ ایک نیوٹران بیم کو نیوکلیئر ری ایکٹر سے ایک خاص قسم کے ڈِفریکشن گریٹنگز کے ذریعے گزار کر کیا گیا تھا۔ ایک اچھی طرح سے طے شدہ OAM کے ساتھ نیوٹران بیم کے پہلے مشاہدے کے طور پر بیان کیا گیا، یہ تجربہ ٹیم کے کچھ ارکان کے کئی سالوں کے کام کا اختتام ہے، جنہوں نے 2015 میں سب سے پہلے مڑے ہوئے نیوٹران کے عارضی مشاہدات کی اطلاع دی۔
کوانٹم میکینکس کے مطابق، نیوٹران جیسے ذیلی ایٹمی ذرات لہروں اور ذرات دونوں کی طرح برتاؤ کرتے ہیں۔ اس لہر–ذرہ کی دوہرایت نے نیوٹران بکھرنے کے وسیع اور نتیجہ خیز میدان کو جنم دیا ہے، جس کے تحت جوہری ری ایکٹرز اور ایکسلریٹروں سے نیوٹران کے شہتیروں کا استعمال کرتے ہوئے مواد کے اندرونی ڈھانچے کی جانچ کی جاتی ہے۔ اگرچہ اس طرح کے تجربات نے طویل عرصے سے نیوٹران کی اندرونی زاویہ رفتار (اسپن) کا استعمال کیا ہے، طبیعیات دان OAM کو لے جانے والے مڑے ہوئے نیوٹران کے بیم بنانے اور ان کا پتہ لگانے کے خواہشمند بھی ہیں۔
محققین پہلے ہی کے بیم بنانے کے قابل ہو چکے ہیں۔ بٹی ہوئی روشنی اور بٹی ہوئی الیکٹران جس میں ویو فرنٹ پھیلاؤ کی سمت کے بارے میں گھومتے ہیں، اس طرح OAM لے جاتے ہیں۔ ان بیموں میں موجودہ اور ممکنہ ایپلی کیشنز کی ایک وسیع رینج ہے جس میں چیرل مالیکیولز کا مطالعہ اور آپٹیکل ٹیلی کام سسٹمز کی صلاحیت کو بڑھانا شامل ہے۔
تجرباتی چیلنجز
تاہم، اب تک، طبیعیات دانوں نے بٹی ہوئی نیوٹران کی شہتیر بنانے کے لیے جدوجہد کی ہے۔ 2015 میں، دمتری پشین اور یونیورسٹی آف واٹر لو کے ساتھیوں نے میری لینڈ اور بوسٹن یونیورسٹی کے جوائنٹ کوانٹم انسٹی ٹیوٹ کے ماہرین طبیعیات کے ساتھ مل کر ایک مقالہ شائع کیا۔ فطرت، قدرت کہ ایک تکنیک بیان کی ایک سرپل فیز پلیٹ (SPP) کے ذریعے نیوٹران کی ایک شہتیر سے گزر کر بٹی ہوئی نیوٹران بنانے کے لیے – ایک ایسا آلہ جو بٹی ہوئی روشنی اور بٹے ہوئے الیکٹران بنانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔
انہوں نے ایک نیوٹران بیم کو دو حصوں میں تقسیم کرکے اور ایس پی پی کے ذریعے ایک بیم بھیج کر ایسا کیا۔ اس کے بعد دونوں بیموں کو دوبارہ جوڑ دیا گیا اور محققین نے مداری کونیی رفتار سے متعلق مداخلت کے اثر کی پیمائش کی۔ تاہم، 2018 میں طبیعیات دانوں کی ایک آزاد ٹیم شائع شدہ حسابات جس نے ظاہر کیا کہ پشین اور ساتھیوں کے ذریعہ ماپا جانے والا مداخلتی اثر مداری کونیی رفتار سے متعلق نہیں تھا۔
بے خوف، پشین اور ساتھیوں نے ایک نیا طریقہ اختیار کیا ہے اور اب کامیابی کا دعویٰ کر رہے ہیں۔ ایس پی پی استعمال کرنے کے بجائے، محققین نے ایک ہولوگرافک تکنیک کا استعمال کیا جس میں سلیکون سے بنی لاکھوں خصوصی گریٹنگز کی ایک صف شامل ہے۔ ہر گریٹنگ میں ایک "فورک ڈس لوکیشن" ہوتا ہے جس کے تحت جھنڈی کی لائنوں میں سے ایک چار لائنوں میں تقسیم ہو جاتی ہے، جس سے کانٹے جیسا ڈھانچہ بنتا ہے (شکل دیکھیں)۔
چھ لاکھ گریٹنگز
ہر ایک گریٹنگ ایک مائکرون مربع کی پیمائش کرتی ہے اور اس میں سلکان ڈھانچے شامل ہیں جو 500 nm لمبے ہیں اور تقریبا 120 nn سے الگ ہیں۔ صف 0.5×0.5 سینٹی میٹر کے علاقے پر محیط ہے۔2 اور اس میں چھ ملین سے زیادہ انفرادی گریٹنگز شامل ہیں۔
طبیعیات دانوں نے 'مڑی ہوئی' نیوٹران پر شک کا اظہار کیا۔
ٹیم نے ٹینیسی میں اوک رج نیشنل لیبارٹری میں ہائی فلوکس آاسوٹوپ ری ایکٹر میں ایک چھوٹے اینگل نیوٹران سکیٹرنگ (SANS) بیم لائن پر اپنے سسٹم کا تجربہ کیا۔ محققین کا کہنا ہے کہ SANS سیٹ اپ نے بہت سے فوائد کی پیشکش کی، بشمول دور فیلڈ میں نیوٹران بیم کا نقشہ بنانے کی صلاحیت - جس کا مطلب یہ تھا کہ بٹی ہوئی نیوٹران بنانے کے لیے ہولوگرافک تکنیک کا استعمال کیا جا سکتا ہے۔ نیز، بیم لائن پر موجود آلات کو نیوٹران کے مداری کونیی رفتار کی پیمائش کے لیے ڈھال لیا جا سکتا ہے۔
سرنی سے گزرنے کے بعد، نیوٹران بیم نے نیوٹران کیمرے تک 19 میٹر کا فاصلہ طے کیا۔ کیمرے کی طرف سے لی گئی تصاویر مخصوص ڈونٹ کی شکل کا نمونہ دکھاتی ہیں جس کی توقع بٹی ہوئی نیوٹران کی بیم سے ہوتی ہے جو مداری کونیی رفتار کی مخصوص حالت میں ہوتی ہے۔ ڈونٹ کے سائز کے نمونوں کا قطر تقریباً 10 سینٹی میٹر تھا۔
ٹیم کا کہنا ہے کہ ان کے سیٹ اپ کو مادے کی ٹاپولوجیکل خصوصیات کا مطالعہ کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے - ایسی خصوصیات جو نئی کوانٹم ٹیکنالوجیز تیار کرنے میں کارآمد ثابت ہو سکتی ہیں۔ اس کا استعمال بنیادی مطالعات میں بھی کیا جا سکتا ہے کہ کس طرح مداری کونیی رفتار اثر انداز ہوتی ہے کہ نیوٹران مادے کے ساتھ کیسے تعامل کرتے ہیں۔
تحقیق میں بیان کیا گیا ہے۔ سائنس ایڈوانسز.
