भौतिकशास्त्रीद्वारा ‘फ्र्याक्सनल फर्मी सी’ नामक अनौठो नयाँ क्वान्टम अवस्थाको खोज

१५ असार, काठमाडौं । भौतिकशास्त्रीहरूले अत्यधिक चिसो पारिएका परमाणुहरू (अल्ट्राकोल्ड एटम्स) को प्रयोग गरी एउटा अनौठो र नयाँ क्वान्टम अवस्थाको विकास गरेका छन् । जसलाई ‘फ्र्याक्सनल फर्मी सी’ नाम दिइएको छ।

‘फिजिकल रिभ्यु लेटर्स’ जर्नलमा प्रकाशित यस नयाँ अनुसन्धानले क्वान्टम कणहरूले आफूलाई सोच्दै नसोचेको नयाँ तरिकाले व्यवस्थित गर्न सक्ने देखाएको छ। युनिभर्सिटी अफ इन्सब्रुकको नेगरेल ग्रुप र सिएनआरएस तथा युनिभर्सिटी पेरिस-डाउफिनका सैद्धान्तिक भौतिकशास्त्री अल्भिसे बास्टियानेलोले संयुक्त रूपमा यो सफलता हासिल गरेका हुन्।

यस खोजले स्थापित क्वान्टम सिद्धान्तहरूभन्दा बाहिरको पदार्थको एउटा नयाँ चरण (फेज अफ् म्याटर) लाई उजागर गरेको छ । जसले क्वान्टम सिमुलेशनको सम्भावनालाई अझ व्यापक बनाउनेछ।

यस अनुसन्धानले क्वान्टम कणहरूलाई उनीहरूको सामान्य सन्तुलनको अवस्था भन्दा धेरै टाढा धकेल्दा पदार्थको एउटा नयाँ र जटिल अवस्था कसरी उत्पन्न हुन सक्छ भन्ने कुरा प्रमाणित गरिदिएको छ।

वैज्ञानिकहरूले एक-आयामी (वान-डाइमेन्सनल) ठाउँमा थुनिएका अत्यधिक चिसो ‘सेसियम’ परमाणुहरू बीचको आपसी अन्तरक्रियाको बललाई बारम्बार परिवर्तन गरेर यो प्रयोग गरेका थिए। यसरी सिर्जना भएको नयाँ अवस्थाले वान-डाइमेन्सनल क्वान्टम प्रणालीहरू बुझ्नका लागि जग मानिने प्रख्यात ‘टोमोनागा-लुट्टिन्जर लिक्विड’ सिद्धान्तको स्थापित मान्यतालाई समेत अपूर्ण तुल्याएको छ।

अत्यन्तै कम तापक्रममा क्वान्टम कणहरूले सामान्यतया आफूलाई व्यवस्थित गर्न कडा नियमहरू पालना गर्छन्। सामान्य अवस्थामा ‘फर्मीअन्स’ भनिने कणहरू उपलब्ध ऊर्जा अवस्थाहरूमा एकदमै मिलेर बस्छन्, जसलाई भौतिकशास्त्रमा ‘फर्मी सी’ भनिन्छ।

तर जब यी परमाणुहरूलाई निरन्तर रूपमा एकअर्कालाई कडा रूपमा विकर्षण गर्ने र कडा रूपमा आकर्षण गर्ने चरम अवस्थाहरूको चक्रबाट गुजारिन्छ, तब ती परमाणुहरू आफ्नो सामान्य आधारभूत अवस्थाबाट बाहिर निस्कन्छन्।

यसरी बनेको उच्च उत्तेजित तर आश्चर्यजनक रूपमा व्यवस्थित स्वरूपलाई नै वैज्ञानिकहरूले ‘फ्र्याक्सनल फर्मी सी’ नाम दिएका हुन्, किनभने यसमा कणहरूले कम ओक्युपेन्सी (न्यूनतम स्थान ओगट्ने) नियम पालना गरेको देखिन्छ।

यस अनुसन्धानका प्रमुख लेखक यी जेङका अनुसार यो अन्तरक्रिया चक्रले प्रणालीलाई केवल तताउने मात्र नभई परमाणुहरूलाई पूर्ण रूपमा एउटा नयाँ स्वरूपमा पुनर्गठित गर्दछ, जसले सामान्य सन्तुलनभन्दा बाहिरको क्वान्टम पदार्थको खोजी गर्ने नियन्त्रित मार्ग प्रदान गरेको छ।

यस नयाँ अवस्थाले कयौँ अनौठा विशेषताहरू प्रदर्शन गरेको छ। कणहरू बीचको गणितीय सम्बन्धले ‘फ्रीडेल ओसिलेशन’ भनिने स्पष्ट लहरहरू र विशिष्ट क्षयीकरण व्यवहार देखाएका छन्।

यो अवस्था अत्यधिक उत्तेजित भए तापनि यसो हेर्दा जथाभाबी नभएर यसभित्र एउटा ‘लुकेको व्यवस्था’ (हिडन अर्डर) रहेको समूह नेता हान्स-क्रिस्टोफ नेगरेलले बताएका छन्। उनले यी नयाँ क्वासी-पार्टिकल्सलाई के नाम दिने भन्नेमा अझै निश्चित नभए पनि सायद ‘सुपर-फर्मीअन्स’ भन्न सकिने धारणा राखेका छन्।

यी विशिष्ट संकेतहरूले ब्रह्माण्डमा पदार्थको एउटा पूर्ण रूपमा नयाँ र अनौठो चरण विद्यमान रहेको प्रमाणित गर्छन्। यस खोजले कोल्ड-एटम सिमुलेटरहरू प्रयोग गरेर विश्वव्यापी क्वान्टम व्यवहारको अनुसन्धान गर्न नयाँ बाटो खोलेको छ र स्थापित मोडेलहरूको प्रतिलिपि मात्र उतार्ने नभई ती सिद्धान्तहरू भन्दा बाहिरका अवस्थाहरू सिर्जना गर्न क्वान्टम सिमुलेशन कति सक्षम छ भन्ने कुरा स्पष्ट पारेको छ।