क्वांटम स्पिन ने सेंटीमीटर के हीरे को हिलाया: स्थूल अतिस्थिति की ओर पहला कदम

द्वारा संपादित: Svitlana Velhush

ओकिनावा इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी (OIST) की प्रयोगशाला में पहली बार किसी क्वांटम प्रभाव ने आँखों से दिखने वाली वस्तु को सीधे हिलाया। वैज्ञानिकों ने एक चुंबक के ऊपर लटके सेंटीमीटर आकार के हीरे को उस बल के प्रभाव से ऊपर-नीचे गति करने पर विवश किया, जो उसके परमाणु जालक में इलेक्ट्रॉनों के स्पिन से उत्पन्न हुआ।

यह प्रयोग नाइट्रोजन-रिक्तता केंद्रों पर आधारित है — हीरे के क्रिस्टल में ऐसे दोष, जहाँ कार्बन परमाणु के स्थान पर नाइट्रोजन परमाणु और एक रिक्ति होती है। ये केंद्र अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों को थामे रहते हैं, जिनके स्पिनों को हरे लेज़र से ध्रुवीकृत किया जा सकता है। स्पंदित प्रकाश डालने पर स्पिन इस तरह व्यवस्थित हो जाते हैं कि उनके अत्यंत सूक्ष्म चुंबकीय आघूर्ण एक कमज़ोर, पर मापनीय बल उत्पन्न करते हैं।

हीरा एक कार्बन छड़ पर लटका है, जो एक ग्रेफाइट प्लेट से जुड़ी है; यह प्लेट प्रतिचुंबकत्व के कारण चुंबकों के ऊपर उड़ती रहती है। जब लेज़र बंद होता है, तो गति न्यूनतम रहती है; लेज़र चालू करने पर हीरा कई दसियों पिकोमीटर तक खिसक जाता है — इतनी दूरी, जिसे एक इंटरफेरोमीटर पिकोमीटर की सटीकता तक दर्ज कर लेता है।

इस वस्तु का द्रव्यमान पिछले स्पिन-यांत्रिक प्रयोगों की तुलना में आठ-नौ कोटि अधिक है। यह पहला अवसर है जब शुद्ध क्वांटम स्पिन-बल ने गुरुत्वाकर्षण के अधीन किसी वस्तु में चिरसम्मत यांत्रिक प्रतिक्रिया उत्पन्न की।

यह परिणाम गुरुत्वाकर्षण की क्वांटम प्रकृति की जाँच का मार्ग खोलता है। स्थूल अतिस्थिति का अवलोकन करने के लिए वस्तुओं को निर्वात में तैराना और उनका द्रव्यमान धीरे-धीरे तब तक बढ़ाना आवश्यक है, जब तक गुरुत्वाकर्षण प्रभाव स्पष्ट होने लगें।

अभी से यह प्रणाली डार्क मैटर और गुरुत्वाकर्षण तरंगों की खोज के लिए अति-सटीक संवेदक बनाने की सुविधा देती है। अगला कदम द्रव्यमान में एक और कोटि की वृद्धि है, और तब प्रयोगकर्ताओं को आशा है कि वे «श्रोडिंगर की बिल्ली» के वास्तविक रूप के निकट पहुँच सकेंगे।

इस प्रकार स्पिनों की सूक्ष्म क्वांटम उतार-चढ़ाव पहली बार दृश्य वस्तुओं की दुनिया से छू गई और क्वांटम यांत्रिकी तथा सामान्य सापेक्षता सिद्धांत के बीच एक सेतु की रूपरेखा बना गई।

2 दृश्य

स्रोतों

  • First observation of quantum spins shifting a centimeter-scale object in the lab

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