محققین نے کوانٹم سسٹم میں الٹرا کولڈ ایٹموں کی الگ الگ نقل و حمل کی خصوصیات کا مشاہدہ کیا ہے اور روشنی کی نبض کے اچانک سامنے آنے پر ان کے رویے کا مطالعہ کیا ہے۔ اس تفہیم میں آئندہ پیڑھی کی بیٹریوں کے اجزاء سمیت اسمارٹ اور ہائی کنڈکٹنگ مواد کے ڈیزائن اور ترقی کی صلاحیت موجود ہے۔

ٹھنڈے ایٹم، یا ایسے ایٹم جنہیں انتہائی کم درجہ حرارت پر مطلق صفر کے قریب ٹھنڈا کیا گیا ہے، درست پیمائش کرنے کے لیے بہترین امیدوار ہیں۔ کوانٹم ٹرانسپورٹ میں ان نظاموں کے اندر چارج اور توانائی کے بہاؤ کا مطالعہ شامل ہے جہاں کوانٹم اثرات غالب ہوتے ہیں۔ متعلقہ مظاہر میں کوانٹم ٹنلنگ شامل ہے جو فلیش میموری ڈیوائسز میں اہم ہے۔ کوانٹائزڈ کنڈکٹنس جو نانوسکل الیکٹرانک آلات اور کوانٹم پوائنٹ رابطوں کو ڈیزائن کرنے کے لیے اہم ہے۔

کلاسیکی چارج ٹرانسپورٹ میں، جیسا کہ موجودہ دور کی بیٹریوں کے معاملے میں، یہ الیکٹرانوں کا سیدھا سیدھا بہاؤ ہے۔ جو چیز کوانٹم چارج ٹرانسپورٹ کو کلاسیکل چارج ٹرانسپورٹ سے ممتاز کرتی ہے وہ یہ ہے کہ سابقہ ​​براہ راست کوانٹم شماریاتی اصولوں کو شامل کرتا ہے۔ اسی لیے، ان پھنسے ہوئے انتہائی سرد ایٹموں کی نقل و حمل اور بازی کی خصوصیات کو سمجھنا، جب وہ بیرونی طور پر کنٹرول شدہ لیزر ٹیوننگ کا شکار ہوتے ہیں، بہت ضروری ہے۔ تجربہ کرنے کے لیے ایٹموں کو پھنسنا پڑتا ہے، ورنہ وہ اپنی حرکی توانائی کے مطابق بھٹک جائیں گے۔ مزید برآں، یہ ممکنہ طور پر ایسے سمارٹ مواد کو ڈیزائن کرنے میں مدد کر سکتا ہے جو موثر، حسب ضرورت اور اعلی کنڈکٹیویٹی پیش کرتے ہوں۔

رمن ریسرچ انسٹی ٹیوٹ کی ایک ٹیم، جو ایک خود مختار ادارہ ہے جس کی مالی اعانت محکمہ سائنس اور ٹیکنالوجی (DST)، حکومت ہند کی ہے، نے انتہائی کم درجہ حرارت پر نیوٹرل پوٹاشیم ایٹموں کی کوانٹم ٹرانسپورٹ خصوصیات کو ڈی کوڈ کرنے کی کوشش کی۔

تجربہ دو الگ الگ ترتیبوں اور دو مختلف ترتیبات میں انجام دیا گیا تھا جس میں ڈی3 ٹریپنگ بیم پورے تجربے کے دوران بند رکھے گئے تھے۔ پہلی ترتیب میں، لیزر کولڈ پوٹاشیم ایٹم، جو ایک میگنیٹو-آپٹیکل ٹریپ (ایم او ٹی) کے اندر محدود تھے، صرف ڈرائیونگ لیزر بیم کے سامنے آئے۔ ایم او ٹی انتہائی کم درجہ حرارت پر غیر جانبدار ایٹموں کو پھنسانے اور ٹھنڈا کرنے کے لیے لیزر کولنگ اور ایک مقامی طور پر مختلف مقناطیسی فیلڈ کا استعمال کرتا ہے۔ دوسری ترتیب میں، ڈرائیونگ بیم کے ساتھ ساتھ، ایٹموں پر ایک اور لیزر بیم چمکائی گئی۔ دونوں منظرناموں میں، سوڈیم ایٹموں کے رویے کا سراغ لگایا گیا تھا۔

پی آر آئی میں کوانٹم مکسچرس (کیو مکس) کے سربراہ، سپت رشی چودھری نےکہا، "ہمارے تجربے میں، کنڈکٹنگ دھات میں الیکٹرانوں کا کردار غیر جانبدار ایٹموں کے ذریعے ادا کیا جاتا ہے جنہیں لیزر سے مائیکرو کیلون (مطلق صفر کے قریب) درجہ حرارت پر ٹھنڈا کیا جاتا ہے۔ ان کی نقل و حمل کی خصوصیات اور بیرونی طور پر ٹیون ایبل بین جوہری تعامل کے ردعمل کو دیکھ کر، ہم نے محسوس کیا کہ نقل و حمل کی خصوصیات میں بنیادی طور پر تبدیلی آئی ہے۔"

عام طور پر، اس طرح کے منظر نامے کے تحت، ایٹموں سے پینڈولم کی طرح ہلچل کی توقع کی جاتی ہے۔

انہوں نے کہا، "اس کے بجائے، ہم نے حرکت میں ایک ڈرامائی تبدیلی نوٹ کی، ایک اوور ڈیمپڈ دولن سے لے کر ایک انڈر ڈیمپڈ دولن تک۔ یہ ایٹموں اور فوٹون کے درمیان تعامل کی وجہ سے ممکن ہوا"۔

اس کی وجہ یہ ہے کہ جب ڈرائیونگ لیزر بیم کو پھنسے ہوئے ایٹموں پر لمحہ بہ لمحہ لگایا جاتا تھا، تو یہ ٹھنڈے ایٹموں کے بادل کو بے گھر کر سکتا تھا۔ اس کے فوراً بعد، اس نے دولن فریکوئنسی میں اضافے کی وجہ سے ایک نم ہارمونک آسکیلیٹر کی حرکیات کی نقل کی۔ اس کے بعد، ایٹموں کو فوٹو ایسوسی ایشن (پی اے ) گونج کے قریب ایک اور شدید لیزر لائٹ کا بھی نشانہ بنایا گیا - جو بین اٹیمی تعاملات کو تبدیل کرنے کے لیے جانا جاتا ہے۔

پی ایچ ڈی کے طالب علم اور جرنل آپٹکس لیٹرز میں شائع ہونے والے مقالے کے سرکردہ مصنف انیربن مشرا نے کہا،"جب ایٹمی بادل پر اچانک نقل مکانی کا اطلاق کیا گیا، تو ہم نے مشاہدہ کیا کہ ان تعاملات کی موجودگی میں اس میں اجتماعی دوغلا پن ہوا - ایک ایسا نتیجہ جو حیران کن بھی تھا اور ابتدائی طور پر متضاد تھا۔"

انہوں نے کہا کہ فوٹو ایسوسی ایشن ایک ایسا عمل ہے جس کے ذریعے ایٹم مل کر ایک مختصر مدت کے مالیکیول بناتے ہیں جس کے نتیجے میں ٹریپ نقصان ہوتا ہے اور ملوث ایٹموں کو دوبارہ پکڑ لیا جاتا ہے۔ مطالعہ کی ایک اور شریک مصنفہ سنجکتا رائے نے کہا، "ٹھنڈے ایٹموں میں بین ایٹمی تعاملات کو ٹیوننگ کرنے سے ہمیں غیر ملکی کوانٹم ڈائنامکس کو دریافت کرنے کے قابل بناتا ہے۔"

سپرنا سنہا اور اربشی ستپاتھی کی جانب سے تیار کردہ ایک جامع نظریاتی ماڈل، جو اس کام کے مصنفین بھی ہیں، نے اس بات کو مدنظر رکھا ہے کہ فوٹو ایسوسی ایشن گونج ایٹموں کے درمیان بات چیت کی طاقت کو نمایاں طور پر بڑھاتی ہے، اس طرح وہ سالماتی گونج کا پتہ لگانے کے لیے ایک نیا طریقہ متعارف کرانے کی اجازت دیتا ہے۔

تجربہ کاروں نے کہا کہ تجربے کے کنٹرول پیرامیٹرز، یعنی مختلف لیزر لائٹس کی طاقت اور ایم او ٹی میں مقناطیسی فیلڈ گریڈینٹ کی طاقت پر منحصر ہے، ضرورت کے مطابق حرکیات کو ٹیون کرنا ممکن تھا۔

آر آر آئی کے محققین نے کہا کہ مزید تفصیلی مطالعات کے ساتھ، ٹیون ایبل تعاملات کے جواب میں کسی بھی کوانٹم سسٹم کی نقل و حمل کی خصوصیات کے بارے میں بہتر بصیرت حاصل کی جا سکتی ہے۔

لنک - Optics Letters, Vol. 49, issue 15, pp 4377 (2024) [ https://doi.org/10.1364/OL.532095 ]

تصویر 1. پھنسے ہوئے الٹرا کولڈ نیوٹرل ایٹموں کے ذریعہ تجربہ کردہ دولن کی اقسام

 

تصویر 2۔ پی اے بیم کی موجودگی میں بننے والا مختصر مدت کا مالیکیول

تصویر 3. پی اے بیم کی غیر موجودگی (بائیں) اور موجودگی (دائیں) میں دولن پر اثر

 

**********

 (ش ح –ا ب ن)

U.No:6595

(Release ID: 2102937)