‘திரவ’ ஒளி எவ்வாறு சமூக நடத்தையைக் காட்டுகிறது?

ஃபோட்டான் ஒளி துகள்கள், உண்மையில் ஒடுக்க முடியுமா? இந்த “திரவ ஒளி” எவ்வாறு செயல்படும்? ஒடுக்கப்பட்ட ஒளி ஒரு போஸ்-ஐன்ஸ்டீன் மின்தேக்கிக்கு ஒரு எடுத்துக்காட்டு என்ற கோட்பாடு 100 ஆண்டுகளாக உள்ளது.  ஆனால் ட்வென்டே பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்கள் இப்போது அறை வெப்பநிலையில் கூட அதன் விளைவை நிரூபித்துள்ளனர். இதற்காக, அவர்கள் ஃபோட்டான்கள் உண்மையில் திரவமாக பாயும் சேனல்களுடன் ஒரு மைக்ரோ அளவு கண்ணாடியை உருவாக்கினர். இந்த சேனல்களில், ஃபோட்டான்கள் மிகக் குறைந்த இழப்புகளுக்கு வழிவகுக்கும் பாதையைத் தேர்ந்தெடுத்து குழுவாக ஒன்றாக இருக்க முயற்சி செய்கின்றன. இது  ஒரு வகையில், “சமூக நடத்தையை” நிரூபிக்கிறது. முடிவுகள் நேச்சர் கம்யூனிகேஷன்ஸில் வெளியிடப்பட்டுள்ளன.

போஸ்-ஐன்ஸ்டீன் ஒடுக்கம் (BEC-Bose-Einstein condensation) என்பது ஒரு தனி அலையாகும், இதில் தனித் துகள்களை பார்க்க முடியாது. ஒரு பொருளின் அலை உள்ளது, இது முழுமையான பூஜ்ஜியத்திற்கு அருகில் உள்ள வெப்பநிலையில் உருவாகிறது. உதாரணமாக, ஹீலியம் அந்த வெப்பநிலையில் குறிப்பிடத்தக்க பண்புகளுடன் ஒரு மீ பாய்மம்(Super fluid) ஆகிறது. சத்யேந்திர நாத் போஸின் படைப்பை அடிப்படையாகக் கொண்டு, கிட்டத்தட்ட 100 ஆண்டுகளுக்கு முன்பு ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டைனால் இந்த நிகழ்வு கணிக்கப்பட்டது. போஸ்-ஐன்ஸ்டீன் ஒடுக்கத்தை உருவாக்கக்கூடிய ஒரு வகை அடிப்படை துகள் ஃபோட்டான், அதாவது, ஒளி துகள். UT ஆராய்ச்சியாளர் ஜான் க்ளர்ஸ் மற்றும் அவரது குழு சேனல்களுடன் ஒரு கண்ணாடி அமைப்பை உருவாக்கியது. சேனல்கள் வழியாக ஒளி பயணம் செய்வது ஒரு சூப்பர் ஃப்ளூயிட் போல செயல்படுகிறது மற்றும் விருப்பமான திசையில் நகர்கிறது. இந்த வழக்கில் மிகக் குறைந்த வெப்பநிலை தேவையில்லை, அது அறை வெப்பநிலையில் வேலை செய்கிறது.

இந்த அமைப்பு நன்கு அறியப்பட்ட மாக்-ஜெஹெண்டர் இன்டர்ஃபெரோமீட்டர்(Mach-Zehnder interferometer) ஆகும். இதில் ஒரு சேனல் இரண்டு சேனல்களாகப் பிரிந்து, பின்னர் மீண்டும் இணைகிறது. இத்தகைய இன்டர்ஃபெரோமீட்டர்களில், ஃபோட்டான்களின் அலை இயல்பு வெளிப்படுகிறது, இதில் ஒரு ஃபோட்டான் இரண்டு சேனல்களிலும் ஒரே நேரத்தில் இருக்க முடியும். ஒன்றிணைக்கும் புள்ளியில், இப்போது இரண்டு விருப்பங்கள் உள்ளன. ஒளி ஒரு மூடிய முனையுடன் ஒரு சேனலை அல்லது திறந்த முடிவைக் கொண்ட ஒரு சேனலை எடுக்கலாம். ஜான் க்ளர்ஸ் மற்றும் அவரது குழு திரவம் அதன் அலைவின் அதிர்வெண்ணை சரிசெய்வதன் மூலம் எந்தப் பாதையில் செல்ல வேண்டும் என்பதைத் தீர்மானிக்கிறது. இந்த வழக்கில், மூடிய முடிவைக் கொண்ட சேனல் குறைந்த இழப்புகளுக்கு வழிவகுக்கும் பாதையைத் தேர்ந்தெடுத்து ஃபோட்டான்கள் ஒன்றாக இருக்க முயற்சி செய்கின்றன. ஆராய்ச்சியாளர் க்ளோர்ஸின் கூற்றுப்படி, அதை “சமூக நடத்தை” என்று அழைக்கலாம். ஃபெர்மியோன்கள்(Fermions) போன்ற மற்ற வகை போஸான்கள் தனித்தனியாக இருக்க விரும்புகின்றன.

கண்ணாடியின் அமைப்பு லேசரை ஒத்திருக்கிறது, இதில் ஒளி இரண்டு கண்ணாடிகளுக்கு இடையில் முன்னும் பின்னுமாக பிரதிபலிக்கிறது. முக்கிய வேறுபாடு கண்ணாடிகளின் மிக உயர்ந்த அதாவது 99.9985 சதவீதம் பிரதிபலிப்பில் உள்ளது. இந்த மதிப்பு மிகவும் அதிகமாக இருப்பதால் ஃபோட்டான்கள் தப்பிக்க வாய்ப்பில்லை. அவை மீண்டும் உறிஞ்சப்படும். ஃபோட்டான் வாயு வெப்பமயமாக்கல் வழியாக அறை வெப்பநிலையின் அதே வெப்பநிலையை எடுக்கத் தொடங்குகிறது. தொழில்நுட்ப ரீதியாகப் பார்த்தால், அது கரும்பொருளின் கதிர்வீச்சை ஒத்திருக்கிறது: கதிர்வீச்சு என்பது பொருளுடன் சமநிலையில் உள்ளது. இந்த தெர்மலைசேஷன் ஒரு சாதாரண லேசர் மற்றும் ஃபோட்டான்களின் போஸ்-ஐன்ஸ்டீன் ஒடுக்கம் ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான முக்கியமான வேறுபாடு ஆகும்.

சூப்பர் கண்டக்டிவ் சாதனங்களில், மின் எதிர்ப்பு பூஜ்ஜியமாக மாறும்போது போஸ்-ஐன்ஸ்டீன் ஒடுக்கிகள் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன. இப்போது வழங்கப்பட்ட ஃபோட்டானிக் மைக்ரோஸ்ட்ரக்சர்கள், இடமாற்ற பிரச்சனை போன்ற கணித சிக்கல்களை தீர்க்கும் ஒரு அமைப்பில் அடிப்படை அலகுகளாக பயன்படுத்தப்படலாம். ஆனால், முதன்மையாக, தள ஒளியின் மற்றொரு குறிப்பிடத்தக்க பண்பு பற்றிய நுண்ணறிவைக் காட்டுகிறது.

References:

• Vallooran, J. J., Handschin, S., Bolisetty, S., & Mezzenga, R. (2012). Twofold light and magnetic responsive behavior in nanoparticle–lyotropic liquid crystal systems. Langmuir, 28(13), 5589-5595.
• Bardhi, F., & Eckhardt, G. M. (2017). Liquid consumption. Journal of Consumer Research, 44(3), 582-597.
• Bagheri, S. R., Bazyleva, A., Gray, M. R., McCaffrey, W. C., & Shaw, J. M. (2010). Observation of liquid crystals in heavy petroleum fractions. Energy & Fuels, 24(8), 4327-4332.