کائنات میں ہائیڈروجن کی سب سے عام شکل رنگ اور بو کے بغیر گیس نہیں ہے اور نہ ہی پانی جیسے ہائیڈروجن پر مشتمل مالیکیول جو زمین پر معروف ہیں۔ یہ گرم، گھنے ہائیڈروجن ہے جو بناتا ہے۔ ستاروں اور سیارے. کچھ حالات میں، یہ ہائیڈروجن دھاتوں کی طرح بجلی بھی چلا سکتی ہے۔
Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) میں سینٹر فار ایڈوانسڈ سسٹمز انڈرسٹینڈنگ (CASUS) کے سائنسدانوں نے گرم گھنے ہائیڈروجن کو ہمیشہ کی طرح درست طریقے سے بیان کرنے کے لیے ایک اہم قدم اٹھایا ہے۔ انہوں نے بے ترتیب نمبروں پر مبنی نقلی طریقہ استعمال کیا۔
پہلی بار، ان کا نقطہ نظر بنیادی حل کر سکتا ہے الیکٹرانوں کی کوانٹم ڈائنامکس جب بہت سے ہائیڈروجن ایٹم ایسے حالات میں تعامل کرتے ہیں جو عام طور پر سیارے کے اندرونی حصوں یا فیوژن ری ایکٹرز میں پائے جاتے ہیں۔
سائنسدانوں نے یہ ظاہر کیا کہ گرم گھنے ہائیڈروجن کی خصوصیات کو کوانٹم مونٹی کارلو (QMC) تخروپن کے ساتھ بالکل ٹھیک بیان کیا جا سکتا ہے۔
Böhme، CASUS میں اپنے کام کے ساتھ ڈاکٹریٹ کی ڈگری حاصل کر رہے ہیں، نے کہا، "ہمارا طریقہ ان تخمینوں پر انحصار نہیں کرتا ہے جن کا سامنا پچھلے طریقوں سے ہوا تھا۔ اس کے بجائے یہ براہ راست بنیادی کوانٹم حرکیات کا حساب لگاتا ہے اور اس وجہ سے بہت درست ہے۔ تاہم، ہمارا نقطہ نظر اسکیلنگ کو محدود کرتا ہے، کیونکہ یہ کمپیوٹیشنل طور پر شدید ہے۔ اگرچہ سب سے بڑے سپر کمپیوٹرز پر انحصار کرتے ہوئے، ہم صرف دوہرے ہندسوں کی حد میں ذرات کی تعداد کو ہینڈل کر سکتے ہیں۔"
بنیادی طور پر، سائنس دان انتہائی حالات میں ہائیڈروجن اور دیگر مادے کی خصوصیات کو واضح کرنے کے لیے نقالی پر انحصار کرتے ہیں۔ ایک مقبول کے طور پر جانا جاتا ہے کثافت فعل کا نظریہ (DFT)۔ اس کی کامیابی کے باوجود، گرم گھنے ہائیڈروجن کو مناسب طریقے سے بیان نہیں کیا گیا ہے۔ بنیادی جواز یہ ہے کہ درست ماڈلز کو اس بات کی تفصیلی تفہیم کی ضرورت ہوتی ہے کہ الیکٹران گرم، گھنے ہائیڈروجن میں کیسے تعامل کرتے ہیں۔
نئے طریقہ کار کی اہمیت وسیع ہو سکتی ہے۔ PIMC اور DFT کو ذہانت سے جوڑ کر، PIMC کے طریقہ کار کی درستگی اور DFT طریقہ کی رفتار اور موافقت حاصل کرنا ممکن ہو سکتا ہے، جس کے لیے بہت کم کمپیوٹیشنل کوشش کی ضرورت ہوتی ہے۔
نوجوان تفتیش کار گروپ لیڈر ڈاکٹر ٹوبیاس ڈورن ہائیم نے کہا, "اب تک، سائنس دان اپنے ڈی ایف ٹی سمولیشنز میں الیکٹران کے ارتباط کے لیے قابل اعتماد تخمینہ تلاش کرنے کے لیے دھند میں گھوم رہے تھے۔ حوالہ کے طور پر بہت کم ذرات کے PIMC نتائج کا استعمال کرتے ہوئے، وہ اب اپنے DFT سمولیشنز کی ترتیبات کو اس وقت تک ٹیون کر سکتے ہیں جب تک کہ وہ PIMC کے نتائج سے مماثل نہ ہوں۔ بہتر ڈی ایف ٹی سمولیشنز کے ساتھ، ہمیں سینکڑوں سے لے کر ہزاروں ذرات کے نظام میں درست نتائج حاصل کرنے کے قابل ہونا چاہیے۔
اس نقطہ نظر کو اپنانے سے، سائنس دان DFT کو نمایاں طور پر بڑھا سکتے ہیں، جس کے نتیجے میں کسی بھی قسم کے مادے یا مادے کے رویے کی بہتر نقالی ہوتی ہے۔ بنیادی تحقیق میں، یہ پیش گوئی کرنے والے نقوش کی اجازت دے گا جو تجرباتی طبیعیات دانوں کو ہیمبرگ (جرمنی) کے قریب ہیمبرگ (جرمنی) کے قریب یورپی ایکس رے فری الیکٹران لیزر سہولت (یورپی ایکس ایف ای ایل) جیسے بڑے پیمانے پر بنیادی ڈھانچے سے اپنے تجرباتی نتائج سے موازنہ کرنے کی ضرورت ہے۔ (LCLS) مینلو پارک میں نیشنل ایکسلریٹر لیبارٹری یا لیورمور (دونوں USA) میں لارنس لیورمور نیشنل لیبارٹری میں نیشنل اگنیشن فیسیلٹی (NIF) میں۔
جرنل حوالہ:
- Maximilian Böhme، Zhandos A. Moldabekov et al. گرم گھنے ہائیڈروجن کا جامد الیکٹرانک کثافت کا جواب: Ab Initio Path Integral Monte Carlo Simulations۔ طبیعات Rev. Lett. 129، 066402. DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.066402
