क्वांटम दायरे की th पाँचवीं अवस्था का पदार्थ ’पहली बार अंतरिक्ष में देखा गया है

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वैज्ञानिकों ने पहली बार अंतरिक्ष में पांचवें पदार्थ की स्थिति देखी है, जिसमें अल्ट्रा-ठंडे परमाणुओं का उपयोग किया गया है जो हमारी वर्तमान समझ से परे क्वांटम ब्रह्मांड के रहस्यों को अनलॉक करने का एक अभूतपूर्व अवसर प्रदान करते हैं, अनुसंधान दिखाया गुरूवार।

इस महीने में 25 साल का निशान है क्योंकि वैज्ञानिकों ने पहली बार पदार्थ की पांचवीं अवस्था का उत्पादन किया, जिसमें ठोस, तरल पदार्थ, गैसों और प्लेगस के विपरीत असाधारण गुण हैं। इस उपलब्धि ने नोबेल पुरस्कार प्राप्त किया और भौतिकी को बदल दिया।


में एक नया अध्ययन जर्नल नेचर उस विरासत का निर्माण, नासा की कोल्ड एटम लैब में दो साल के काम के परिणामों की विशेषता है, जो पृथ्वी की कक्षा में बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट (BEC) नामक पांचवीं स्थिति का उत्पादन करने वाली पहली सुविधा बन गई, जिसमें से एक का उपयोग करते हुए सबसे संवेदनशील उपकरण मानव जाति ने कभी बनाए हैं।

अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन पर एक मूलभूत भौतिकी सुविधा, लघु शीत एटम लैब अपने मूल भौतिक गुणों का अध्ययन करने के लिए परमाणुओं को अल्ट्राकोल्ड तापमान तक ठंडा करती है जो कि पृथ्वी पर संभव नहीं होगा। अब, मिशन टीम इस अनूठी लैब को प्राप्त करने और चलाने के ब्योरे पर रिपोर्ट करती है, साथ ही क्वांटम दुनिया की नई विशेषताओं को रोशन करने के लिए माइक्रोग्रैविटी का उपयोग करने के दीर्घकालिक लक्ष्य की ओर उनकी प्रगति होती है।

आप इसे जानते हैं या नहीं, क्वांटम विज्ञान प्रत्येक दिन हमारे जीवन को छूता है। क्वांटम यांत्रिकी भौतिकी की उस शाखा को संदर्भित करता है जो परमाणुओं और उप-परमाणु कणों के व्यवहार पर केंद्रित है, और यह सेल फोन और कंप्यूटर सहित कई आधुनिक प्रौद्योगिकियों में कई घटकों का एक मूलभूत हिस्सा है, जो सिलिकॉन में इलेक्ट्रॉनों की तरंग प्रकृति को नियोजित करता है।

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'पहले बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट होने पर भी वापस डेटिंग, भौतिकविदों ने मान्यता दी कि अंतरिक्ष में काम करना इन क्वांटम सिस्टम का अध्ययन करने में बड़े लाभ प्रदान कर सकता है,' डेविड एवलिन ने कहा, कोल्ड एटम लैब दक्षिणी कैलिफोर्निया में नासा की जेट प्रोपल्सन प्रयोगशाला में विज्ञान टीम और अध्ययन के सह-लेखक। 'इस संबंध में कुछ केंद्रित प्रदर्शन किए गए हैं, लेकिन अब कोल्ड एटम लैब के निरंतर संचालन के साथ, हम कक्षा में दिन के बाद इन लंबे प्रयोगों को करके बहुत कुछ हासिल कर रहे हैं।'

ठंडा से ठंडा

ठंड परमाणुओं हैं, वे धीमी चाल और वे अध्ययन करने के लिए आसान कर रहे हैं। कोल्ड एटम लैब जैसी अल्ट्राकोल्ड परमाणु सुविधाएं जो लेजर का उपयोग करता है , परमाणु को पूर्ण शून्य से ऊपर की डिग्री के एक अंश के भीतर ठंडा कर सकते हैं, या जिस तापमान पर वे सैद्धांतिक रूप से पूरी तरह से बढ़ना बंद कर देंगे।


साभार: NASA / JPL-Caltech

चिलिंग परमाणु भी बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट का उत्पादन करने का एकमात्र तरीका है। वैज्ञानिक BEC के निर्वात का उत्पादन करते हैं, इसलिए पृथ्वी पर परमाणुओं को गुरुत्वाकर्षण द्वारा खींचा जाता है और कक्ष के फर्श पर जल्दी गिर जाता है, आमतौर पर अवलोकन समय को एक सेकंड से भी कम समय तक सीमित करता है। अंतरिक्ष स्टेशन की भारहीनता के साथ, BEC तैर सकता है, बोर्ड पर अंतरिक्ष यात्रियों के विपरीत नहीं। कोल्ड एटम लैब के अंदर, इसका मतलब है कि लंबे समय तक अवलोकन करना।

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ठोस, तरल पदार्थ, गैस और प्लाज़्मा के विपरीत, BEC स्वाभाविक रूप से नहीं बनता है। वे क्वांटम भौतिकविदों के लिए एक मूल्यवान उपकरण के रूप में काम करते हैं क्योंकि एक बीईसी के सभी परमाणुओं की एक ही क्वांटम पहचान है, इसलिए वे सामूहिक रूप से उन गुणों को प्रदर्शित करते हैं जो आमतौर पर केवल व्यक्तिगत परमाणुओं या उप-परमाणु कणों द्वारा प्रदर्शित होते हैं। इस प्रकार, BEC उन सूक्ष्म विशेषताओं को स्थूल पैमाने पर दिखाई देता है।

पिछले अल्ट्रा-कोल्ड एटम प्रयोगों ने ध्वनि वाले रॉकेट का उपयोग किया है या एक लंबा गुरुत्वाकर्षण हवाई जहाज उसी तरह भारहीनता के सेकंड या मिनट बनाने के लिए अपने विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए हार्डवेयर को ऊंचे टावरों के ऊपर से गिरा दिया है। स्टेशन पर अपने पर्च से, कोल्ड एटम लैब ने अपने वैज्ञानिकों को हजारों घंटे का माइक्रोग्रैविटी प्रयोग का समय प्रदान किया है। इससे उन्हें कई बार अपने प्रयोगों को दोहराने और उन प्रयोगों में अधिक रचनात्मकता और लचीलेपन का अभ्यास करने की अनुमति मिलती है।


'कोल्ड एटम लैब' के साथ, वैज्ञानिक वास्तविक समय में अपने डेटा को देख सकते हैं और शॉर्ट नोटिस पर अपने प्रयोगों में समायोजन कर सकते हैं, 'जेपीएल में अध्ययन के सह-लेखक जेपीएल कोल्ड एटम लैब विज्ञान टीम के एक सदस्य ने कहा। 'उस लचीलेपन का अर्थ है कि हम जल्दी से सीख सकते हैं और नए प्रश्नों को संबोधित करते हैं।

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अंतरिक्ष में अल्ट्राकोल्ड परमाणु सुविधाएं पृथ्वी-बाध्य प्रयोगशालाओं की तुलना में ठंडे तापमान तक पहुंचने में सक्षम होनी चाहिए। ऐसा करने का एक तरीका यह है कि बस अल्ट्रापोल्ड परमाणु बादलों को धीरे-धीरे विस्तारित किया जाए, जिससे उन्हें कूलर मिलता है और गुरुत्वाकर्षण के बिना परमाणुओं को जमीन पर खींचना आसान होता है।

लंबे समय तक और ठंडा तापमान दोनों ही परमाणुओं और बीईसी के व्यवहार में गहरी अंतर्दृष्टि के अवसर प्रदान करते हैं। पृथ्वी पर, सबसे ठंडा तापमान और सबसे लंबे समय तक देखने का समय केवल समर्पित हार्डवेयर या लम्बे टावरों से भरे पूरे कमरे के प्रयोगों के द्वारा प्राप्त किया गया है। डिशवॉशर के आकार का कोल्ड एटम लैब उन श्रेणियों में अभी तक नए रिकॉर्ड नहीं बनाए गए हैं, लेकिन इसकी मूल क्षमताएं बहुत बड़े प्रयोगशाला की क्षमताओं को एक छोटे पैकेज में बांधकर, धार काट रही हैं।

घड़ीJPL का एक वीडियो…

जेपीएल में कोल्ड एटम लैब की विज्ञान टीम के सदस्य और तीसरे सह-लेखक एथन इलियट ने कहा, 'मुझे लगता है कि हम माइक्रोग्रैविटी में अल्ट्राहोल्ड एटम प्रयोगों से क्या हो सकता है, इसकी सतह को खरोंचने लगे हैं।' 'मैं वास्तव में यह देखने के लिए उत्साहित हूं कि लंबी अवधि में मूलभूत भौतिकी समुदाय इस क्षमता के साथ क्या करता है।'

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