மினியேச்சர் பரிமாணங்களில் கவர்ச்சியான காந்த நிலைகள்

இயற்கையில் எளிமையான அலகுகள் சிக்கலான கட்டமைப்புகளை உருவாக்க தொடர்பு கொள்கின்றன என்ற எண்ணம் அனைவரிடத்திலும் உள்ளது. உதாரணமாக, உயிர்களின் படிநிலையை எடுத்துக் கொண்டால் அங்கு அணுக்கள் மூலக்கூறுகளை உருவாக்குகின்றன.  மூலக்கூறுகள் செல்களை உருவாக்குகின்றன, செல்கள் திசுக்களை உருவாக்குகின்றன, மற்றும் பல, இறுதியில் மனிதர்கள் போன்ற சிக்கலான உயிரினங்களின் உருவாக்கத்திற்கு வழிவகுக்கிறது. இருப்பினும், குவாண்டம் உலகில், இந்த செயல்முறை தலைகீழாக இருக்கலாம், அங்கு இரண்டு சிக்கலான பொருள்களுக்கு இடையேயான தொடர்புகள் எளிமையான உயிரினங்களின் தோற்றத்திற்கு வழிவகுக்கும்.

அனைத்து அடிப்படை துகள்களும் “சுழல்(spin)” கொண்டுள்ளன, இது காந்தப்புலங்களுடன் அவற்றின் தொடர்பை நிர்வகிக்கும் ஒரு அடிப்படை பண்பு ஆகும். இங்கு சுழல்கள் அளவிடப்படுகின்றன, அதாவது அவை தனித்துவமான மதிப்புகளை மட்டுமே எடுக்க முடியும். எலக்ட்ரான்கள் இரண்டு தனித்துவமான மதிப்புகளை எடுக்கக்கூடிய மிகச் சிறிய சுழற்சியைக் கொண்டுள்ளன, அதே நேரத்தில் அடுத்த எளிய அமைப்புகள் சுழல் மூன்று தனித்துவமான மதிப்புகளை எடுக்கும் – இவை முறையே சுழல் ½ மற்றும் சுழல் 1 என அழைக்கப்படுகின்றன. 1980 களில், ஒரு பரிமாண சங்கிலியை ஒன்றிணைக்கும் சுழல் 1 அலகுகள் ‘பின்னமாக்கப்பட வேண்டும்’ என்று கணிக்கப்பட்டது, அதாவது சங்கிலியின் அலகுகள் சுழல் ½ பொருள்களைப் போல எதிர்மறையாக நடந்து கொள்கின்றன., சங்கிலியில் உள்ள குவாண்டம் தொடர்புகள் சுழல் 1-ஐ இரண்டு சுழல்களாகப் பிரிக்கிறது.

மூலக்கூறுகளில் ஒரு பரிமாண காந்த சங்கிலிகள்

ஆய்வகத்தில் இந்த கணிப்பைச் சோதிப்பது பல்வேறு காரணங்களுக்காக சவாலானது, அவற்றில் முக்கியமானவை வழக்கமான பொருட்கள் ஒரு பரிமாணமானது அல்ல. மாற்று உலோக அயனிகளைக் கொண்ட ஆர்கனோமெட்டாலிக் சங்கிலிகளின் படிகங்களில் சுழல் பின்னமாக்கலின் மறைமுக சான்றுகள் காணப்பட்டாலும், நிகழ்வின் நேரடி கவனிப்பு துல்லியமான முடிவாக இல்லை.

இப்போது, ​​ஒரு சர்வதேச ஆராய்ச்சியாளர்கள் குழு இந்த சாதனையை அடைய ஒரு குறிப்பிடத்தக்க வழியைக் கண்டறிந்துள்ளது. கரிம வேதியியல் மற்றும் அதி-உயர் வெற்றிட மேற்பரப்பு அறிவியலை இணைத்து, குழு முக்கோண பாலிசைக்ளிக் நறுமண ஹைட்ரோகார்பனின் சங்கிலிகளை சுழல் 1-உடன் உருவாக்கியது, இது ட்ரையங்குலீன் என அழைக்கப்படுகிறது. ஸ்கேனிங் டன்னலிங் மைக்ரோஸ்கோப்பைப் (Scanning Tunneling Microscope) பயன்படுத்தி குழு பின்னர் இந்த சுழல் சங்கிலிகளின் காந்த தூண்டுதல்களை தங்க மேற்பரப்பில் ஆய்வு செய்தது. ஒரு குறிப்பிட்ட நீளத்திற்கு அப்பால், சங்கிலிகளின் முனைய முக்கோண அலகுகள் கோண்டோ அதிர்வலைகளைக் காட்டுகின்றன – இவை உலோக மேற்பரப்புடன் தொடர்பு கொண்ட ஸ்பின் ½ குவாண்டம் பொருட்களின் சிறப்பியல்பு நிறமாலை ஆகும்.

எளிதாக மற்றும் நேரடியாக அணுகக்கூடிய மூலக்கூறு சுழல் அமைப்புகள் எலக்ட்ரான்களின் வலுவான தொடர்புள்ள நடத்தையை வெளிப்படுத்துகின்றன. நேரியல் சுழல் சங்கிலிகளை ஆராய்வதைத் தவிர, விஞ்ஞானிகள் குவாண்டம் காந்தங்களின் இரு பரிமாண நெட்வொர்க்குகளிலும் கவனம் செலுத்துகின்றனர். இத்தகைய சுழல் நெட்வொர்க்குகள் குவாண்டம் கணக்கீட்டிற்கான ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய தளமாகும்.

References:

• Skvortsov, V., & Vogel, N. (2005). The generation of exotic quasiparticles. In Particle Physics In Laboratory, Space And Universe (pp. 373-382).
• Harris, C. M. (2005). Physics beyond the standard model: Exotic leptons and black holes at future colliders. arXiv preprint hep-ph/0502005.
• Park, J. H., Graf, D., Murphy, T. P., Schmiedeshoff, G. M., & Tozer, S. W. (2009). High resolution miniature dilatometer based on an atomic force microscope piezocantilever. Review of Scientific Instruments, 80(11), 116101.