ایک بین الاقوامی تحقیقی ٹیم- بشمول ہیلمہولٹز-زینٹرم ڈریسڈن-روسسنفورف (HZDR)- نے ایک کوانٹم حالت دریافت کی ہے جسے اس طرح بیان کیا جا سکتا ہے۔ سائنسدانوں نے ایک خاص مواد کو بالکل صفر درجہ حرارت کے قریب ٹھنڈا کرنے میں کامیاب کیا۔ انہوں نے پایا کہ ایٹموں کی ایک مرکزی خاصیت - ان کی سیدھ - معمول کے مطابق "منجمد" نہیں ہوئی، لیکن "مائع" حالت میں رہی۔
کے اندر کوانٹم مواد، الیکٹران ایک دوسرے کے ساتھ اور کرسٹل جالی کے ایٹموں کے ساتھ غیر معمولی شدت کے ساتھ تعامل کرتے ہیں۔ یہ قریبی تعلق قوی کوانٹم اثرات پیدا کرتا ہے جو خوردبین اور میکروسکوپک سطحوں کو متاثر کرتے ہیں۔ یہ مظاہر کوانٹم مواد کو غیر معمولی خصوصیات دیتے ہیں۔ مثال کے طور پر، کم درجہ حرارت پر، وہ بغیر کسی نقصان کے بجلی لے جا سکتے ہیں۔ اکثر، درجہ حرارت، دباؤ، یا برقی وولٹیج میں معمولی تغیرات بھی مواد کے رویے کو نمایاں طور پر تبدیل کرنے کے لیے کافی ہوتے ہیں۔
ایچ زیڈ ڈی آر میں ڈریسڈن ہائی فیلڈ میگنیٹک لیبارٹری (ایچ ایل ڈی) کے پروفیسر جوچن ووسنیٹزا نے کہا، "اصولی طور پر، میگنےٹ کو کوانٹم مواد کے طور پر بھی شمار کیا جا سکتا ہے؛ سب کے بعد، مقناطیسیت مواد میں الیکٹرانوں کے اندرونی گھماؤ پر مبنی ہے. کچھ طریقوں سے، یہ گھماؤ مائع کی طرح برتاؤ کر سکتا ہے۔"
"جیسے جیسے درجہ حرارت گرتا ہے، یہ بے ترتیب گھماؤ جم سکتا ہے، بالکل اسی طرح جیسے پانی برف میں جم جاتا ہے۔"
"مثال کے طور پر، کچھ قسم کے میگنےٹ, نام نہاد فیرو میگنیٹس، اپنے "جمنے" کے اوپر غیر مقناطیسی ہیں یا زیادہ واضح طور پر، آرڈرنگ پوائنٹ۔ جب وہ اس سے نیچے گرتے ہیں تب ہی وہ مستقل مقناطیس بن سکتے ہیں۔
اس مطالعے میں، سائنسدانوں نے ایک ایسی کوانٹم حالت دریافت کرنے کی کوشش کی جس میں گھماؤ کے ساتھ منسلک ایٹم سیدھ ترتیب نہیں دیتی، حتیٰ کہ الٹرا کولڈ درجہ حرارت پر بھی - ایک مائع کی طرح جو سخت سردی میں بھی مضبوط نہیں ہوگا۔
اس حالت تک پہنچنے کے لیے، تحقیقی ٹیم نے ایک منفرد مادہ، پراسیوڈیمیم، زرکونیم اور آکسیجن کا مرکب استعمال کیا۔ ان کا خیال تھا کہ اس مادے میں موجود کرسٹل جالی کی خصوصیات الیکٹران کے گھماؤ کو ایٹموں کے گرد اپنے مدار کے ساتھ منفرد انداز میں تعامل کرنے کی اجازت دیتی ہیں۔
ٹوکیو یونیورسٹی کے پروفیسر ستارو نکاتسوجی نے کہا، تاہم، شرط یہ تھی کہ انتہائی پاکیزگی اور معیار کے کرسٹل ہوں۔ اس نے کئی کوششیں کیں، لیکن آخر کار، ٹیم اپنے تجربے کے لیے کافی خالص کرسٹل تیار کرنے میں کامیاب ہو گئی: ایک کریوسٹیٹ، ایک قسم کا سپر تھرموس فلاسک، ماہرین نے آہستہ آہستہ ان کے نمونے کو 20 ملی کیلون تک ٹھنڈا کیا – ایک ڈگری کا صرف پچاسواں حصہ۔ مطلق صفر سے اوپر۔ یہ دیکھنے کے لیے کہ نمونے نے اس ٹھنڈک کے عمل کو اور اندر کا جواب کیسے دیا۔ مقناطیسی میدان، انہوں نے پیمائش کی کہ اس کی لمبائی میں کتنی تبدیلی آئی۔ ایک اور تجربے میں، گروپ نے ریکارڈ کیا کہ الٹراساؤنڈ لہروں کے ذریعے براہ راست بھیجی جانے والی الٹراساؤنڈ لہروں پر کرسٹل کس طرح کا رد عمل ظاہر کرتا ہے۔
الٹراساؤنڈ تحقیقات میں ایچ ایل ڈی کے ماہر ڈاکٹر سرگئی زیرلٹسین بیان کرتے ہیں، "اگر گھماؤ کا حکم دیا گیا تھا، تو اسے کرسٹل کے رویے میں اچانک تبدیلی آنی چاہیے تھی، جیسے کہ لمبائی میں اچانک تبدیلی۔ پھر بھی، جیسا کہ ہم نے مشاہدہ کیا، کچھ نہیں ہوا! یا تو لمبائی یا اس کے ردعمل میں کوئی اچانک تبدیلیاں نہیں ہوئیں الٹراساؤنڈ لہریں".
"گھماؤ اور مدار کے واضح تعامل نے ترتیب کو روک دیا تھا، یہی وجہ ہے کہ ایٹم اپنی مائع کوانٹم حالت میں رہتے ہیں - پہلی بار ایسی کوانٹم حالت کا مشاہدہ کیا گیا تھا۔ مقناطیسی شعبوں میں مزید تحقیقات نے اس مفروضے کی تصدیق کی۔
جوچین ووسنیٹزا قیاس آرائیاں, "اس بنیادی تحقیق کے نتیجے میں ایک دن عملی مضمرات بھی ہو سکتے ہیں: کسی وقت، ہم حساس کوانٹم سینسر تیار کرنے کے لیے نئی کوانٹم حالت کو استعمال کرنے کے قابل ہو سکتے ہیں۔ ایسا کرنے کے لیے، تاہم، ہمیں ابھی بھی یہ معلوم کرنا ہے کہ اس حالت میں منظم طریقے سے کیسے جوش پیدا کیا جائے۔ کوانٹم سینسنگ کو مستقبل کی ایک امید افزا ٹیکنالوجی سمجھا جاتا ہے۔ چونکہ ان کی کوانٹم فطرت انہیں بیرونی محرکات کے لیے انتہائی حساس بناتی ہے، اس لیے کوانٹم سینسر مقناطیسی فیلڈز یا درجہ حرارت کو روایتی سینسر سے کہیں زیادہ درستگی کے ساتھ رجسٹر کر سکتے ہیں۔
جرنل حوالہ:
- تانگ، این، گرتسینکو، وائی، کیمورا، کے وغیرہ۔ ایک پائروکلور جالی پر سپن – مداری مائع حالت اور مائع – گیس کی میٹا میگنیٹک منتقلی۔ نیٹ فائیs (2022)۔ DOI: 10.1038/s41567-022-01816-4
