அல்ட்ராகோல்ட் பல படி அணு மூலக்கூறுகளை முப்பரிமாணத்தில் குளிர்வித்தல்

ஹார்வர்ட் பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்கள் குழு, அல்ட்ராகோல்ட் பல படி அணு மூலக்கூறுகளை முப்பரிமாணத்தில் பொறித்து குளிர்விப்பதன் மூலம் உருவாக்கும் வழியை உருவாக்கியுள்ளது. நேச்சர் இதழில் வெளியிடப்பட்ட அவர்களின் ஆய்வறிக்கையில், குழு அவர்களின் நுட்பம் மற்றும் சாத்தியமான பயன்பாடுகளை விவரிக்கிறது.

ஆராய்ச்சியாளர்கள் குறிப்பிடுவது போல்: லேசர் குளிரூட்டல், நடுநிலை அணுக்களுடன் போஸ்-ஐன்ஸ்டீன் ஒடுக்கம் (BEC-Bose-Einstein Condensation) கணக்கீடு உட்பட இயற்பியலின் பல பகுதிகளில் முன்னேற்றங்களைச் செயல்படுத்தியுள்ளது. முதன்முறையாக, அல்ட்ராகோல்ட் மூலக்கூறுகளை உருவாக்கும் முயற்சியில் லேசர் குளிரூட்டல் பயன்படுத்தப்பட்டது.

இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் ஆகியவற்றில் குளிரூட்டல் பயனுள்ளதாக இருப்பதற்கான காரணம், அது மூலக்கூறு அமைப்புகளின் சிக்கலைக் குறைக்கிறது மற்றும் குறிப்பாக உயிரியல் எதிர்வினைகளைக் குறைக்கிறது. மூலக்கூறுகளை குளிர்விப்பதற்கான பாரம்பரிய வழி, அவற்றை குளிர்விக்க லேசர்களைப் பயன்படுத்துவதாகும். மற்றொரு அணுகுமுறை இரசாயனங்களைப் பயன்படுத்துவதை உள்ளடக்கியது. லேசர் குளிரூட்டல் ஒரு முக்கியமான கருவியாக நிரூபிக்கப்பட்டாலும், இரு அணு மூலக்கூறுகளின் 3D கட்டுப்பாட்டைப் பெற முயற்சிக்கும்போது அது சிக்கலாக இருக்கலாம். இந்தப் புதிய முயற்சியில், அணுக்கள் போன்றவற்றைக் குளிர்விக்கப் பயன்படும் பொறியை உருவாக்க லேசர் குளிர்வித்தல் மற்றும் காந்தவியல் இரண்டையும் பயன்படுத்தும் ஒரு சாதனமான காந்த-ஒளியியல் பொறியைப் (MOT- Magneto-Optical Trap) பயன்படுத்தி ஆராய்ச்சியாளர்கள் அந்தத் தடையை முறியடித்தனர்.

அவர்களின் பணியில், ஆராய்ச்சியாளர்கள் CaOH மூலக்கூறுகளை உருவாக்கத் தொடங்கினர். பின்னர் அவை 2 K வரை குளிர்விக்கப்பட்டன. அடுத்து, எதிர்-பரப்பு லேசர்களைப் பயன்படுத்தி மூலக்கூறுகள் மேலும் குளிர்விக்கப்பட்டன. பின்னர் அவை ஆறு சிறப்பாக டியூன் செய்யப்பட்ட லேசர் கற்றைகள் பொருத்தப்பட்ட MOT-க்குள் வைக்கப்பட்டன. காந்தப்புலத்தை மூடுவது மற்றும் மூலக்கூறுகளை மேலும் குளிர்விக்க “ஒளியியல் வெல்லப்பாகுகளை(Optical Molasses)” பயன்படுத்துதல், இது 3D-இல் மூலக்கூறுகளை குளிர்வித்தது. இறுதி முடிவு மூலக்கூறுகள் வெறும் 110 µK வரை குளிர்விக்கப்பட்டது.

பல படி மூலக்கூறுகள் மற்றும் குவாண்டம் உருவகப்படுத்துதல்கள் பற்றிய ஆய்வை உள்ளடக்கிய புதிய வகையான வேலைகளுக்கு அவர்களின் அணுகுமுறை கதவைத் திறக்கிறது என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் பரிந்துரைக்கின்றனர். மேலும் சிக்கலான எதிர்விளைவுகளை ஆய்வு செய்வதற்கான புதிய வழிகளுக்கு இது வழிவகுக்கும் என்றும் அவர்கள் பரிந்துரைக்கின்றனர். அவர்கள் அடுத்து ஒளியியல் சாமாண்களை CaOH மூலக்கூறுகளுடன் ஏற்றவும், அவற்றில் ஏதேனும் இரண்டிற்கு இடையே உள்ள குவாண்டம் கேட் இணைப்பை அளவிடவும் திட்டமிட்டுள்ளனர்.

References:

• Yang, H., Wang, X. Y., Su, Z., Cao, J., Zhang, D. C., Rui, J., & Pan, J. W. (2022). Evidence for the association of triatomic molecules in ultracold 23Na40K+ 40K mixtures. Nature, 602(7896), 229-233.
• Vázquez-Carson, S. F., Sun, Q., Dai, J., Mitra, D., & Zelevinsky, T. (2022). Direct laser cooling of calcium monohydride molecules. arXiv preprint arXiv:2203.04841.
• Mitra, D., Leung, K. H., & Zelevinsky, T. (2022). Quantum control of molecules for fundamental physics. Physical Review A, 105(4), 040101.
• Zeppenfeld, M., Englert, B. G., Glöckner, R., Prehn, A., Mielenz, M., Sommer, C., & Rempe, G. (2012). Sisyphus cooling of electrically trapped polyatomic molecules. Nature, 491(7425), 570-573.
• Barry, J. F., McCarron, D. J., Norrgard, E. B., Steinecker, M. H., & DeMille, D. (2014). Magneto-optical trapping of a diatomic molecule. Nature, 512(7514), 286-289.