न्यू "रेफ्रिजरेटर" नैनोकेलिन तापमान के लिए सुपर-कूल अणुओं

वर्षों से, वैज्ञानिकों ने अणुओं को पराबैंगनी तापमान तक शांत करने के तरीकों की तलाश की है, जिस बिंदु पर अणुओं को एक क्रॉल तक धीमा होना चाहिए, जिससे वैज्ञानिकों को उनके क्वांटम व्यवहार को ठीक से नियंत्रित करने की अनुमति मिलती है। यह शोधकर्ताओं को क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए जटिल बिट्स के रूप में अणुओं का उपयोग करने में सक्षम कर सकता है, एक समय में गणना की कई धाराओं को पूरा करने के लिए छोटे अणु जैसे व्यक्तिगत अणुओं को ट्यूनिंग करता है। जबकि वैज्ञानिकों के पास सुपर-कूल्ड परमाणु हैं, जो अणुओं के लिए समान हैं, जो उनके व्यवहार और संरचना में अधिक जटिल हैं, एक बहुत बड़ी चुनौती साबित हुई है। अब MIT के भौतिकविदों ने केल्विन के 200 बिलियन से भी कम पर सोडियम के अणुओं को ठंडा करने का एक तरीका ढूंढ लिया है, जो कि पूर्ण शून्य से ऊपर का बाल है। उन्होंने कोलाइज़ल कूलिंग नामक एक तकनीक को लागू करके ऐसा किया, जिसमें उन्होंने ठंडे सोडियम लिथियम के अणुओं को भी ठंडा सोडियम परमाणुओं के एक बादल में डुबो दिया। पराबैंगनी परमाणुओं ने आगे भी अणुओं को ठंडा करने के लिए एक सर्द के रूप में काम किया। Collisional शीतलन एक मानक तकनीक है जिसका उपयोग परमाणुओं को ठंडा करने के लिए अन्य, ठंडा परमाणुओं का उपयोग किया जाता है। और एक दशक से भी अधिक समय तक, शोधकर्ताओं ने कई अलग-अलग अणुओं को सुपरिहिकल कूलिंग का उपयोग करके सुपरकोल करने का प्रयास किया है, केवल यह खोजने के लिए कि जब अणु परमाणुओं से टकराते हैं, तो उन्होंने इस तरह से ऊर्जा का आदान-प्रदान किया, जो अणुओं को इस प्रक्रिया में गर्म या नष्ट कर दिया गया, कहा जाता है "बुरा" टकराव। अपने स्वयं के प्रयोगों में, एमआईटी शोधकर्ताओं ने पाया कि अगर सोडियम लिथियम अणुओं और सोडियम परमाणुओं को एक ही तरह से स्पिन करने के लिए बनाया गया था, तो वे आत्म-विनाश से बच सकते थे, और इसके बजाय "अच्छे" टकराव में लगे हुए थे, जहां परमाणुओं ने अणुओं को दूर कर लिया था। ऊर्जा, ऊष्मा के रूप में। टीम ने स्पिन के अणु और घूर्णी गति को कोरियोग्राफ करने के लिए चुंबकीय क्षेत्रों के सटीक नियंत्रण और लेजर की एक जटिल प्रणाली का उपयोग किया। परिणामस्वरूप, परमाणु-अणु मिश्रण में अच्छे-से-बुरे टकराव का एक उच्च अनुपात था और इसे 2 माइक्रोकेल्विन से 220 नैनोकेल्विन तक ठंडा किया गया था। एमआईटी में भौतिकी के जॉन डी। आर्थर प्रोफेसर, नोबेल पुरस्कार विजेता वुल्फगैंग केटरले कहते हैं, "ठंडा ठंडा परमाणुओं के लिए workhorse रहा है।" "मुझे यकीन नहीं था कि हमारी योजना काम करेगी, लेकिन जब से हम निश्चित रूप से नहीं जानते, हमें कोशिश करनी थी। अब हम जानते हैं कि यह सोडियम लिथियम अणुओं को ठंडा करने के लिए काम करता है। यह अणुओं के अन्य वर्गों के लिए काम करेगा या नहीं, यह देखना बाकी है। ” उनके निष्कर्ष, जर्नल नेचर में आज प्रकाशित किए गए हैं, पहली बार शोधकर्ताओं ने चिह्नित किया है कि नैनोकेल्विन तापमान को शांत करने वाले अणुओं को सफलतापूर्वक शीतलन का उपयोग किया गया है। पेपर पर केटरल के सह-लेखक प्रमुख लेखक ह्युंगमोक सोन हैं, जो हार्वर्ड विश्वविद्यालय के भौतिकी विभाग में स्नातक छात्र हैं, साथ ही एमआईटी भौतिकी स्नातक छात्र जुलियाना पार्क और एलन जेमिसन, भौतिकी के प्रोफेसर और क्वांटम विश्वविद्यालय में कम्प्यूटिंग संस्थान के सदस्य हैं। इलेक्ट्रॉनिक्स के MIT की रिसर्च लेबोरेटरी में वाटरलू और विजिटिंग साइंटिस्ट। पराबैंगनी तापमान तक पहुँचने अतीत में, वैज्ञानिकों ने पाया कि जब उन्होंने अणुओं को ठंडा करने के लिए उन्हें ठंडे परमाणुओं के साथ घेरकर ठंडा करने की कोशिश की, तो कण ऐसे टकराए कि परमाणु अणुओं को अतिरिक्त ऊर्जा प्रदान करते हैं या चक्कर लगाते हैं, उन्हें जाल से बाहर भेजते हैं, या रासायनिक प्रतिक्रियाओं द्वारा सभी को एक साथ नष्ट करना। एमआईटी शोधकर्ताओं ने सोचा कि क्या एक ही स्पिन वाले अणु और परमाणु इस प्रभाव से बच सकते हैं, और परिणामस्वरूप असत्य और स्थिर रह सकते हैं। उन्होंने सोडियम लीथियम के साथ अपने विचार का परीक्षण करने के लिए देखा, एक "डायटोमिक" अणु जो नियमित रूप से केटली के समूह प्रयोगों में शामिल है, जिसमें एक लिथियम और एक सोडियम परमाणु शामिल हैं। जैमिसन कहते हैं, "सोडियम लिथियम अणु अन्य अणुओं की कोशिश करने वाले लोगों से काफी अलग हैं।" "कई लोगों को उम्मीद थी कि उन मतभेदों से काम करने की संभावना कम हो जाएगी। हालांकि, हमें लगता था कि इन मतभेदों में कमी के बजाय एक फायदा हो सकता है। ” शोधकर्ताओं ने 20 से अधिक लेजर बीमों और एक चुंबकीय कक्ष में सोडियम और लिथियम के परमाणुओं को फंसाने और ठंडा करने के लिए 20 से अधिक लेजर बीम और विभिन्न चुंबकीय क्षेत्रों की एक प्रणाली को ठीक किया, लगभग 2 माइक्रोकेल्विन - एक तापमान बेटा कहता है कि परमाणुओं के साथ मिलकर बंधन के लिए इष्टतम है सोडियम लिथियम अणु। एक बार शोधकर्ताओं ने पर्याप्त अणुओं का उत्पादन करने में सक्षम होने के बाद, उन्होंने अणुओं की क्वांटम स्थिति को नियंत्रित करने के लिए विशिष्ट आवृत्तियों और ध्रुवीकरणों के लेजर बीमों को चमकाया और अणुओं के समान परमाणुओं को स्पिन करने के लिए सावधानी से माइक्रोवेव क्षेत्रों को ट्यून किया। "फिर हम रेफ्रिजरेटर को ठंडा और ठंडा बनाते हैं," बेटे ने कहा, सोडियम परमाणुओं का जिक्र है जो नवगठित अणुओं के बादल को घेरते हैं। "हम फँसाने वाली लेजर की शक्ति को कम करते हैं, जिससे ऑप्टिकल ट्रैप लूजर और लूज़र बनता है, जो सोडियम परमाणुओं के तापमान को नीचे लाता है, और अणुओं को एक केल्विन के 200 बिलियन तक ठंडा करता है।" समूह ने पाया कि अणु इन पराबैंगनी तापमान पर एक सेकंड तक बने रहने में सक्षम थे। "हमारी दुनिया में, एक दूसरा बहुत लंबा है," केटरल कहते हैं। "आप इन अणुओं के साथ क्या करना चाहते हैं, क्वांटम अभिकलन और नई सामग्री की खोज कर रहे हैं, जो कि एक सेकंड के छोटे फ्रैक्चर में किया जा सकता है।" यदि टीम को सोडियम लिथियम अणु प्राप्त हो सकते हैं जो कि अब तक हासिल किए गए की तुलना में लगभग पांच गुना ठंडा हो सकता है, तो वे एक तथाकथित क्वांटम पतित शासन तक पहुंच गए होंगे जहां व्यक्तिगत अणु अपचनीय हो जाते हैं और उनके सामूहिक व्यवहार को क्वांटिक यांत्रिकी द्वारा नियंत्रित किया जाता है। बेटे और उसके सहयोगियों के पास इसे प्राप्त करने के तरीके के बारे में कुछ विचार हैं, जिसमें उनके सेटअप को अनुकूलित करने में महीनों का काम शामिल होगा, साथ ही उनके सेटअप में एकीकृत करने के लिए एक नया लेजर प्राप्त करना होगा।