துல்லியமான அதி வேகமான இயக்கவியல்

பெய்ஜிங்கில் இருந்து பேராசிரியர் டாக்டர். ஷெங் மெங் தலைமையிலான ஆராய்ச்சியாளர்கள் குழு, துல்லியமான அதிவேக செயல்முறைகளை ஆராய்வதற்கான முன்கணிப்பு முதல்-கொள்கை அணுகுமுறைகளை உருவாக்குவதில் வெற்றி பெற்றுள்ளது. TDAP  (Time-Dependent ab initio Propagation) எனப் பெயரிடப்பட்ட இந்த முறையானது, அணு மற்றும் மூலக்கூறு மட்டத்தில் இருக்கும் மற்றும் சில ஃபெம்டோசெகண்டுகளுக்குள் (10^-15 வினாடிகள்) அல்லது ஒளி-தூண்டப்பட்ட, அதிக நேரியல் அல்லாத நிகழ்வுகளின் வலுவான மாறும் உருவகப்படுத்துதல்களை வழங்குவதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது. அட்டோசெகண்ட்ஸ் (10^-18 வினாடிகள்). ஆராய்ச்சியாளர்களின் கூற்றுப்படி, வெவ்வேறு அளவிலான கட்டின்மை அளவுகளின் அடிப்படை தொடர்புகளை இப்போது மிகவும் துல்லியமாக, முற்றிலும் குவாண்டம் இயந்திரக் கொள்கைகளின் அடிப்படையில் புரிந்து கொள்ள முடியும். ஆராய்ச்சியின் முடிவுகள் அல்ட்ராஃபாஸ்ட் சயின்ஸ்  இதழில் வெளியிடப்பட்டுள்ளன, மேலும் இது தொடர்பான அறிவியல் துறைகளில் மேலும் பல்வேறு முன்னேற்றங்களை ஊக்குவிக்கும் என எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.

பத்து ஆண்டுகளாக வெளிப்புற மின்காந்த புலங்களுக்கு குவாண்டம் பொருட்களின் பதிலை ஆய்வு செய்வதற்கான புதிய அணுகுமுறையை உருவாக்கும் பணியில் குழு ஈடுபட்டுள்ளது. கட்டுப்படுத்தப்பட்ட மின்புலத்துடன் கூடிய தீவிர அல்ட்ராஷார்ட் லைட்பல்ஸின் உருவாக்கம் மற்றும் தொகுப்பு, முன்னோடியில்லாத நேரத் தெளிவுத்திறனுடன் நுண்ணிய தொடர்புகளை மாற்றும் வகையில் இணைக்கவும் கையாளவும் ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய வழியை வழங்குகிறது. எனவே, லேசர் தூண்டப்பட்ட சமநிலையற்ற நிகழ்வுகள் பல்வேறு வகையான அறிவியல் துறைகளில் இருந்து கவனத்தை ஈர்த்து வருகின்றன.

ஒளிக்கதிர்களால் தூண்டப்பட்ட நேரத்தைச் சார்ந்த நீரிழிவு நோயின் தத்துவார்த்த சிகிச்சையானது பல நிலைகளில் ஒரு வலிமையான சவாலாகும். இது கிளர்வுற்ற நிலைகளின் விளக்கங்கள் முதல் தொடர்புடைய இயற்பியலின் நேரப் பரப்புதல் வரை உள்ளது. அணுக்கரு இயக்கங்களின் கிளாசிக்கல் தோராயங்களுடன் எலக்ட்ரான்களின் நேர-பகுதி குவாண்டம் பரிணாமம் ஒரே நேரத்தில் நடத்தப்படுகிறது. இது கோட்பாட்டை நாடாமல் இணைந்த எலக்ட்ரான்-நியூக்ளியர் இயக்க செயல்முறைகளின் நிகழ்நேர கண்காணிப்பை செயல்படுத்துகிறது. எண்ணியல் அணு சுற்றுப்பாதைகள் மிதமான கணக்கீட்டு செலவில் பரந்த அளவிலான குவாண்டம் அமைப்புகளில் அதிக துல்லியம், பெரிய அளவிலான உருவகப்படுத்துதல்களைச் செய்வதற்கான நெகிழ்வுத்தன்மை மற்றும் நம்பகத்தன்மையை வழங்கியுள்ளன.

இந்த முறை வலுவான புல இயற்பியலை ஆராய்வதற்கும் சோதனை ரீதியாக கண்டறியப்பட்ட சைகைளுக்கு அடியில் உள்ள பரந்த தகவல்களை டிகோட் செய்வதற்கும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. கோட்பாட்டு மற்றும் சோதனை முடிவுகளை ஒப்பிடுவதன் மூலம், லேசர் தூண்டுதல் நிலைமைகளின் கீழ் ஃபோட்டான்கள், எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் ஃபோனான்களுக்கு இடையே சிக்கலான இடைவினைகளை உள்ளடக்கிய அதிவேக குவாண்டம் இயக்கம் செயல்முறைகளுக்கு சிகிச்சையளிப்பதில் அணுகுமுறைகள் பயனுள்ளதாகவும் திறமையாகவும் நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளன. இந்த முறையின் வளர்ச்சியானது, ஒளிச்சேர்க்கை, ஒளிமின்னழுத்த மற்றும் ஒளிமின்னணு சாதன வடிவமைப்பு, அட்டோசெகண்ட் துடிப்பு தொகுப்பு மற்றும் பயன்பாடுகள் போன்ற துறைகளில் உற்சாகமான நிலை இயக்கவியலைப் புரிந்துகொள்ள உதவுகிறது.

References:

• Xu, C., Lin, K., Hu, D., Gu, F. L., Gelin, M. F., & Lan, Z. (2022). Ultrafast Internal Conversion Dynamics through the on-the-Fly Simulation of Transient Absorption Pump–Probe Spectra with Different Electronic Structure Methods. The Journal of Physical Chemistry Letters, 13, 661-668.
• Schick, D., Bojahr, A., Herzog, M., Shayduk, R., von Korff Schmising, C., & Bargheer, M. (2014). udkm1Dsim—A simulation toolkit for 1D ultrafast dynamics in condensed matter. Computer Physics Communications, 185(2), 651-660.
• Schick, D. (2021). udkm1Dsim–a Python toolbox for simulating 1D ultrafast dynamics in condensed matter. Computer Physics Communications, 266, 108031.
• Bennemann, K. H. (2004). Ultrafast dynamics in solids. Journal of Physics: Condensed Matter, 16(30), R995.
• Sun, Y., Dunne, M., Fuoss, P., Robert, A., Zhu, D., Osaka, T., & Sutton, M. (2020). Realizing split-pulse x-ray photon correlation spectroscopy to measure ultrafast dynamics in complex matter. Physical Review Research, 2(2), 023099.