அதிகக் குளிரூட்டப்பட்ட cesium அணுக்களில் “fractional Fermi sea” எனப்படும் அபூர்வ quantum state-ஐ physicists அறிவித்துள்ளனர். வழக்கமான Fermi sea-வுடன் தொடர்புடைய நிலைகளிலிருந்து system வெகுதூரம் தள்ளப்பட்ட பின்னரும் இந்த state எதிர்பாராத ஒழுங்கைத் தக்கவைத்துக் கொண்டதாகத் தெரிகிறது.
இந்தப் பணி Physical Review Letters-ல் வெளியானதாகக் கூறப்படுகிறது. University of Innsbruck-ன் Hanns-Christoph Nägerl பரிசோதனைக் குழுவை வழிநடத்தினார்; CNRS மற்றும் Université Paris-Dauphine-ன் Alvise Bastianello கோட்பாட்டுப் பணியை மேற்கொண்டார்.
வாயுவை வெறுமனே சூடாக்குவது அல்ல
மிகக் குறைந்த வெப்பநிலையில் fermions, Pauli exclusion principle விதிகளின்படி quantum states-ஐ நிரப்புகின்றன. ஒரே quantum state-ல் குவிய முடியாததால் Fermi sea எனப்படும் occupation pattern உருவாகிறது.
இந்தப் பரிசோதனையில் atomic gas-ஐ வெறுமனே சூடாக்கவில்லை. Ultracold cesium அணுக்களுக்கு இடையிலான interaction-ஐ strongly repulsive மற்றும் strongly attractive நிலைகளுக்கு இடையில் மீண்டும் மீண்டும் மாற்றினர். இதனால் அணுக்கள் highly excited state-க்கு சென்றன.
அணுக்கள் மறைந்த ஒழுங்கைக் கொண்ட அபூர்வ configuration-ஆக மறுசீரமைந்ததாகக் குழு கூறுகிறது. இதையே fractional Fermi sea என அழைக்கின்றனர்.
இந்த முடிவு ஏன் முக்கியம்
Quantum many-body systems-ஐ விளக்குவது கடினம்; ஒவ்வொரு particle-மும் quantum விதிகளைப் பின்பற்றுவதோடு மற்ற particles-ஐயும் பாதிக்கிறது. Strongly driven systems-ல் standard equilibrium descriptions-ல் எளிதாகப் பிடிக்க முடியாத correlations உருவாகலாம்.
அறிமுகமில்லாத சூழலிலும் organized state நீடிக்க முடியும் என்பதை fractional Fermi sea சுட்டுகிறது. இது புதிய technology அல்லது fermions-க்கான standard theory-க்கு மாற்று என்பதை நிரூபிக்கவில்லை; ஆனால் order, interactions மற்றும் excitation ஒன்றாக இருப்பதைப் பரிசோதிக்க புதிய setting வழங்குகிறது.
Ultracold-atom experiments மூலம் physicists கட்டுப்படுத்தப்பட்ட quantum analogues-ஐ உருவாக்கி theory-யுடன் ஒப்பிட முடியும்.
Fermi sea-வை வேறுவிதமாகப் பார்ப்பது
“Fractional” என்ற பெயர், energy levels-ஐ நிரப்பும் fermions பற்றிய வழக்கமான படத்திலிருந்து இந்த state மாறுபடுவதை குறிக்கிறது. மூலத்தில் சாத்தியமான exotic quasiparticles “super-Fermions” என அழைக்கப்படுகின்றன.
Quasiparticles அவசியம் புதிய elementary particles அல்ல. Many-body system-ன் collective behavior-ஐ விளக்க அவை பயன்படுகின்றன. இங்கு அவை driven atoms-ன் collective state-ஐ விவரிக்கும் மொழியே தவிர புதிய fundamental component கண்டுபிடிக்கப்பட்டதாகும் கூற்று அல்ல.
இந்த ஆய்வின் உடனடி மதிப்பு அறிவியல் சார்ந்தது. State எவ்வளவு நிலைத்தது, அதன் order-ஐ எவ்வாறு அளவிடுவது, பிற atoms அல்லது வேறு driving protocols மூலம் இதை உருவாக்க முடியுமா என்பதைக் கண்டறிய மேலும் ஆய்வுகள் தேவை.
அடுத்த கட்டம்
இந்த ஆராய்ச்சி equilibrium-க்கு அப்பாற்பட்ட quantum matter-ஐப் புரிந்துகொள்ளும் முயற்சியை நோக்கிக் காட்டுகிறது. Attraction மற்றும் repulsion regimes-ஐ கடந்து சென்றாலும் systems மறைந்த structure-ஐ தக்க வைத்தால், ஆய்வு செய்ய physicists-க்கு கூடுதல் states கிடைக்கலாம்.
முக்கிய கண்டுபிடிப்பு: ultracold cesium atoms-ஐ attraction மற்றும் repulsion இடையே மீண்டும் மீண்டும் மாற்றியது அவற்றின் organization-ஐ அழிக்கவில்லை; மாறாக highly excited நிலையில் unusual ordered quantum structure உருவானது.
இந்தக் கட்டுரை Science Daily செய்தியளிப்பை அடிப்படையாகக் கொண்டது. மூலக் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.
Originally published on sciencedaily.com
