भर्खरै प्रकाशित प्रतिवेदनमा, कोलम्बिया विश्वविद्यालयको विल ल्याब टोलीले BEC थ्रेसहोल्ड पार गर्न र 5 नानोकेल्भिन (= 5 X 10) को अल्ट्राकोल्ड तापक्रममा NaCs अणुहरूको बोस-आइन्स्टाइन कन्डेनसेट (BEC) सिर्जना गर्न सफल भएको रिपोर्ट गरेको छ।-9 केल्विन)। आणविक क्वान्टम कन्डेनसेट लगभग 2 सेकेन्डको जीवनकालको साथ स्थिर थियो। यसले आणविक BEC को धेरै दशक लामो खोजी समाप्त गर्दछ। यो एक उल्लेखनीय उपलब्धि र विज्ञान मा कोसेढुङ्गा हो।
यो सामान्यतया ज्ञात छ कि मामला तीन राज्यहरु मध्ये कुनै एक मा हुनेछ। ठोस, तरल वा ग्यास तापक्रम र दबाब जस्ता बाह्य अवस्थाहरूमा निर्भर गर्दछ। उदाहरणका लागि, एच2O साधारण बाह्य अवस्थाहरूमा बरफ, पानी वा भापको रूपमा पाइन्छ।
जब तापमान 6000-10,000 केल्भिन भन्दा माथि हुन्छ, पदार्थ आयनीकृत हुन्छ र प्लाज्मामा परिणत हुन्छ, चौथो अवस्था पदार्थ।
यदि तापक्रम निरपेक्ष शून्यको नजिक अति कम छ भने पदार्थको अवस्था कस्तो हुन्छ?
सन् १९२४-२५ मा सत्येन्द्र नाथ बोस र अल्बर्ट आइन्स्टाइनले सैद्धान्तिक भविष्यवाणी गरेका थिए कि यदि बोसन कणहरू (जस्तै एक पूर्णाङ्क स्पिन मान सहितका निकायहरू) निरपेक्ष शून्यको नजिक अल्ट्रा-कम तापक्रममा चिसो हुन्छन्, कणहरू क्वान्टम मेकानिक्सको नियमहरूद्वारा नियन्त्रित साझा गुणहरू र व्यवहारहरूको साथ एकल, ठूला इकाईमा एकताबद्ध हुन्छन्। बोस-आइन्स्टाइन कन्डेनसेट (बीईसी) भनिन्छ, यो अवस्थालाई पदार्थको पाँचौं अवस्था मानिन्थ्यो।
| पदार्थको अवस्था | अस्तित्वको तापमान दायरा |
| प्लाज्मा | 6000-10,000K माथि |
| ग्याँस | पानीको लागि, सामान्य वायुमण्डलीय दबावमा 100 डिग्री सेल्सियस भन्दा माथि |
| तरल | पानीको लागि, 4°C देखि 100°C को बीचमा |
| ठोस | पानीको लागि, तल, 0 डिग्री सेल्सियस |
| बोस-आइजेन्स्टाइन कन्डेनसेट (BEC) | निरपेक्ष शून्यको नजिक परमाणु बोसोनको लागि लगभग 400 नैनोकेल्किन आणविक BCE को लागी लगभग 5 nanokelvin {1 nanoKelvin (nK) = 10 -9 केल्भिन} निरपेक्ष शून्य = ० केल्विन = -२७३ डिग्री सेल्सियस |
बोस-आइन्स्टाइन कन्डेन्सेट (BEC) को सैद्धान्तिक भविष्यवाणी, पदार्थको पाँचौं अवस्था लगभग सात दशक पछि 1995 मा एक वास्तविकता भयो जब एरिक कर्नेल र कार्ल वाइम्यानले रुबिडियम परमाणुहरूको ग्यासमा पहिलो BEC सिर्जना गरे, र त्यसको केही समय पछि, वोल्फगांग केटरले उत्पादन गरे। सोडियम परमाणुहरूको ग्यासमा BEC। तीनै जनालाई सन् २००१ को भौतिकशास्त्रमा संयुक्त रूपमा नोबेल पुरस्कार प्रदान गरिएको थियो”अल्काली परमाणुहरूको पातलो ग्यासहरूमा बोस-आइन्स्टाइन संक्षेपणको उपलब्धिको लागि, र कन्डेनसेटहरूको गुणहरूको प्रारम्भिक आधारभूत अध्ययनको लागि।"।
पदार्थको पाँचौं अवस्थाको विज्ञानमा प्रगतिको समयरेखा
| Milestones |
| 1924-25: पदार्थको पाँचौं अवस्थाको सैद्धान्तिक भविष्यवाणी। सत्येन्द्र नाथ बोस र अल्बर्ट आइन्स्टाइनले लगभग निरपेक्ष शून्यमा चिसो हुने बोसन कणहरूको समूह क्वान्टम मेकानिक्सका नियमहरूद्वारा निर्देशित साझा गुणहरू र व्यवहारहरूको साथ एकल, ठूलो सुपर-इकाइमा मिल्नेछ भन्ने सैद्धान्तिक भविष्यवाणी गरे। |
| 1995: पदार्थको पाँचौं अवस्थाको खोज - पहिलो परमाणु BECs सिर्जना गरियो। बोस र आइन्स्टाइनको सैद्धान्तिक भविष्यवाणी 70 वर्ष पछि वास्तविकतामा परिणत हुन्छ जब एरिक कर्नेल र कार्ल वाइम्यानले रुबिडियम परमाणुहरूको ग्यासमा पहिलो BEC सिर्जना गरे, र त्यसको केही समय पछि, वोल्फगैंग केटरले सोडियम परमाणुहरूको ग्यासमा BEC उत्पादन गरे। |
| आणविक BCEs आणविक बीसीईहरूको खोजी जुन नानोकेल्भिनमा अल्ट्रा-कूलिंग आवश्यक छ (10-9 केल्विन) सीमा |
| 2008: डेबोरा जिन र जुन ये पोटासियम-रुबिडियम अणुहरूको ग्यासलाई लगभग 350 नानोकेल्भिनमा चिसो पार्यो। |
| 2023: इयान स्टीवसन एट अल लेजर कूलिङ र चुम्बकीय हेरफेरको संयोजन प्रयोग गरेर 300 nanoKelvin (nK) को तापक्रममा सोडियम-सिसियम (Na-Cs) अणुहरूको पहिलो अल्ट्राकोल्ड ग्यास सिर्जना गरियो। |
| 2023: निकोलो बिगागली एट अल सोडियम-सीजियम अणुहरूको बोसोनिक ग्यासको आयु केही मिलिसेकेन्डबाट एक सेकेन्डमा विस्तार गर्न माइक्रोवेभहरू प्रयोग गरियो, तिनीहरूलाई चिसो पार्नको लागि महत्त्वपूर्ण पहिलो चरण। तिनीहरूको लामो समयसम्म चल्ने नमूनाको साथ, तिनीहरूले तापमान 36 नानोकेल्भिनमा झरेका थिए - BEC बनाउन अणुहरूको लागि आवश्यक तापक्रम भन्दा कम। |
| 2024: निकोलो बिगागली एट अल ५ नैनोकेल्भिन (nK) को अल्ट्राकोल्ड तापक्रममा आणविक बोसोन्स (NaCs अणुहरू) को BEC सिर्जना गर्दछ। |
1995 मा आविष्कार पछि, विश्वभरका प्रयोगशालाहरू र अन्तर्राष्ट्रिय अन्तरिक्ष स्टेशन (ISS) मा नियमित रूपमा विभिन्न प्रकारका परमाणुहरूबाट परमाणु BECs बनाउँछन्।
आणविक बोस-आइन्स्टाइन कन्डेनसेट (BEC)
परमाणुहरू सरल, कुनै ध्रुवीय अन्तरक्रिया बिना गोलो इकाईहरू हुन्। तसर्थ, अन्वेषकहरूले सधैं अणुहरूबाट बोस-आइन्स्टाइन कन्डेनसेट (BEC) सिर्जना गर्ने सोचेका छन्। तर, आणविक BEC को गठनको लागि आवश्यक थोरै न्यानोकेल्भिन (एनके) सम्म अणुहरूलाई चिसो पार्ने प्रविधिको अभावले फरक-फरक तत्वका दुई परमाणुबाट बनेका साधारण अणुहरूको पनि BEC बनाउन सम्भव भएन।
कोलम्बिया युनिभर्सिटीको विल ल्याबका अन्वेषकहरूले अल्ट्राकोल्ड टेक्नोलोजी विकास गर्न निरन्तर काम गरिरहेका छन्। 2008 मा, तिनीहरू पोटासियम-रुबिडियम अणुहरूको ग्यासलाई लगभग 350 न्यानोकेल्भिनमा चिसो गर्न सक्षम भए। यसले क्वान्टम सिमुलेशनहरू प्रदर्शन गर्न र आणविक टक्करहरू र क्वान्टम रसायन विज्ञान अध्ययन गर्न मद्दत गर्यो तर BEC थ्रेसहोल्ड पार गर्न सकेन। गत वर्ष 2023 मा, तिनीहरूले सोडियम-सीजियम अणुहरूको बोसोनिक ग्यासको आयु बढाउन माइक्रोवेभहरू प्रयोग गरे र BEC थ्रेसहोल्डको नजिक रहेको 36 नानोकेल्भिनको कम तापक्रम हासिल गर्न सक्षम भए।
भर्खरै प्रकाशित प्रतिवेदनमा, कोलम्बिया विश्वविद्यालयको विल ल्याब टोलीले BEC थ्रेसहोल्ड पार गर्न र 5 नानोकेल्भिन (= 5 X 10) को अल्ट्राकोल्ड तापक्रममा NaCs अणुहरूको बोस-आइन्स्टाइन कन्डेनसेट (BEC) सिर्जना गर्न सफल भएको रिपोर्ट गरेको छ।-9 केल्विन)। आणविक क्वान्टम कन्डेनसेट लगभग 2 सेकेन्डको जीवनकालको साथ स्थिर थियो। यसले आणविक BEC को धेरै दशक लामो खोजी समाप्त गर्दछ। यो एक उल्लेखनीय उपलब्धि र विज्ञान मा कोसेढुङ्गा हो।
आणविक बोस-आइन्स्टाइन कन्डेन्सेट्स (BES) को निर्माणले आधारभूत क्वान्टम फिजिक्स, क्वान्टम सिमुलेशन, सुपरफ्लुइडीटी र सुपरकन्डक्टिविटी र नयाँ प्रकारको क्वान्टम कम्प्युटर जस्ता नयाँ प्रविधिहरूको नवीनतामा अनुसन्धानको लागि दीर्घकालीन प्रासंगिकता हुनेछ।
***
सन्दर्भ:
- Bigagli, N., Yuan, W., Zhang, S. et al. द्विध्रुवीय अणुहरूको बोस-आइन्स्टाइन संक्षेपणको अवलोकन। प्रकृति (2024)। ०३ जुन २०२४। DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-024-07492-z arXiv मा प्रिप्रिन्ट संस्करण https://arxiv.org/pdf/2312.10965
- कोलम्बिया विश्वविद्यालय 2024. अनुसन्धान समाचार - न्यूयोर्कको सबैभन्दा चिसो प्रयोगशालामा नयाँ क्वान्टम प्रस्ताव छ। ०३ जुन २०२४ मा पोस्ट गरिएको। मा उपलब्ध छ https://news.columbia.edu/news/coldest-lab-new-york-has-new-quantum-offering
- रोयल स्वीडिश एकेडेमी अफ साइन्स। भौतिकशास्त्रमा नोबेल पुरस्कार 2001 मा उन्नत जानकारी - अल्काली ग्यासहरूमा बोस-आइन्स्टाइन कन्डेन्सेशन। मा उपलब्ध छ https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/advanced-physicsprize2001-1.pdf
- नासा। पदार्थको पाँचौं अवस्था। मा उपलब्ध छ https://science.nasa.gov/biological-physical/stories/the-fifth-state-of-matter/
***
