भौतिकविदों ने दुनिया का पहला फ़र्मियन माइक्रोस्कोप बनाया

भौतिकविद् लॉरेंस चेयुक, काम के लेखकों में से एक,

मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (एमआईटी) में लेजर ऑप्टिक्स / साइंटेक डेली भौतिकविदों को स्थापित करता है, जिसने दुनिया का पहला फ़र्मियन माइक्रोस्कोप बनाया है । प्रायोगिक रूप से अलग-अलग तरंग दैर्ध्य वाले दो लेज़रों का उपयोग करके ठंडा किया जाता है, ⁴⁰ K पोटेशियम परमाणु ऊर्जा के निम्न स्तर पर चले जाते हैं। इस मामले में, फ़र्मियन फोटॉन का उत्सर्जन करते हैं, जो एक माइक्रोस्कोप द्वारा कैप्चर किए जाते हैं और एक तस्वीर देते हैं।

हमारे लिए जाने जाने वाले सभी पदार्थ बोसोन और फर्मियन हैं। फ़र्मियन पदार्थ बनते हैं - ये क्वार्क होते हैं जो प्रोटॉन और न्यूट्रॉन बनाते हैं, जो स्वयं फ़र्मियन होते हैं, साथ ही लेप्टन (इलेक्ट्रॉनों, म्यून्स, ताऊ लेप्टन, न्यूट्रिनो) भी। बोसोन बातचीत के वाहक होते हैं (फोटॉन, ग्लून्स, डब्ल्यू और जेड-बोसॉन, और वही हिग्स बोसॉन)।

हार्वर्ड विश्वविद्यालय में, वैज्ञानिकों ने 2009 में एक बोसॉन माइक्रोस्कोप बनाने में कामयाबी हासिल की और 2010 में इंस्टीट्यूट ऑफ क्वांटिक ऑप्टिक्स में उनके काम को दोहराया गया। मैक्स प्लैंक। लेकिन अब तक एक माइक्रोस्कोप के तहत fermions को देखना संभव नहीं रहा है। पाउली निषेध के सिद्धांत दखलजिसके अनुसार एक बंद क्वांटम प्रणाली में दो या अधिक समान फ़र्म (आधे-पूर्णांक वाले कण) एक साथ एक ही क्वांटम अवस्था में नहीं हो सकते। इसलिए, fermions के बादल को ठंडा करने के प्रयासों ने इस तथ्य को जन्म दिया कि वे सभी विभिन्न ऊर्जा स्तरों पर पंक्तिबद्ध थे, और कणों को आगे उच्चतम ऊर्जा के साथ ठंडा करना असंभव था।



मई 2015 में प्रकाशित एक पेपर में , शोधकर्ताओं की एक टीम उनकी उपलब्धि के बारे में बात करती है। मार्टिन ज़्वारलाइन, टीम लीडर, प्रयोग का वर्णन करते हैं: “हम यह हासिल करना चाहते थे कि पिछले समूह बोसोन के साथ क्या करने में सक्षम थे। लेकिन यह पता चला कि यह अधिक कठिन है कि वे फरमानों के साथ करते हैं - वे ठंडा करना इतना आसान नहीं है। "

दो लेज़रों का उपयोग करते हुए, वैज्ञानिकों ने एक जाल नेटवर्क बनाया जिसमें फ़र्मियन को "ऊर्जा कुओं" के रूप में कोशिकाओं में पकड़ लिया गया था। धीरे-धीरे शीतलन ने इस तथ्य को जन्म दिया कि फ़र्मियन गैस निरपेक्ष शून्य के करीब तापमान पर पहुंच गई, और नेटवर्क की कोशिकाओं में लंबे समय तक अलग-अलग फ़र्मियन आयोजित किए जा सकते हैं। इस दौरान उत्सर्जित फोटॉन को माइक्रोस्कोप द्वारा कैप्चर किया गया।

"इसका मतलब है कि मुझे पता है कि फ़र्मियन कहां हैं, और मैं अपेक्षाकृत अपेक्षाकृत बोल सकता हूं, उन्हें चिमटी के साथ कहीं भी ले जा सकता हूं, और उनमें से कोई भी पैटर्न बना सकता हूं," ज़्वारलाइन कहते हैं। पृथक कोशिकाओं में होने के कारण, फ़र्मियन आपस में एक दूसरे से संपर्क नहीं करते हैं और पाउली सिद्धांत उन्हें ठीक से ठंडा होने से नहीं रोकता है।

जैसा कि शोधकर्ता बताते हैं, उनका काम उच्च-तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स के निर्माण की दिशा में आगे बढ़ने में मदद कर सकता है, क्योंकि इस तरह के माइक्रोस्कोप इलेक्ट्रॉनों के अध्ययन को आगे बढ़ा सकते हैं, जो कि एक नए स्तर पर, फ़र्मियन भी हैं। इसके अलावा, व्यक्तिगत फ़र्मों को पकड़ने और स्थानांतरित करने की क्षमता क्वांटम कंप्यूटर बनाने के लिए प्रौद्योगिकियों से सीधे संबंधित है।