நீரும் பனியும் போல் உருவாகும் இரு எலக்ட்ரான் அலைகளை கண்ட எம்ஐடி விஞ்ஞானிகள்

எம்ஐடி (MIT) இயற்பியலாளர்கள், ஒரே குவாண்டம் பொருளுக்குள் முற்றிலும் வேறுபட்ட இரு செயல்முறைகள் மூலம் இரண்டு மாறுபட்ட எலக்ட்ரான் அமைப்பு வடிவங்கள் உருவாகக்கூடும் என்பதைக் கண்டறிந்துள்ளனர். இணைந்து இருக்கும் இந்த "நிலைகள்" எவ்வாறு தோன்றுகின்றன என்பதை ஆய்வு செய்ய இது ஒரு புதிய வழியை வழங்குகிறது. எம்ஐடியின் இயற்பியல் பேராசிரியர் நு கெடிக் தலைமையிலான இக்கண்டுபிடிப்பு நேச்சர் ஃபிசிக்ஸ் இதழில் வெளியிடப்பட்டது.

குழு ஆய்வு செய்த எர்பியம் ட்ரைடெலூரைடு எனும் அரிய-மண் பொருளில், சாதாரண நிலையில் எலக்ட்ரான்கள் சமமாகப் பரவியிருக்கும். இதனை -8 டிகிரி செல்சியசுக்கு குளிர்வித்தால், எலக்ட்ரான்கள் "சார்ஜ் டென்சிட்டி வேவ்" (CDW) எனப்படும் அலை போன்ற வடிவத்தில் அமைகின்றன — சில பகுதிகளில் அதிக எலக்ட்ரான்களும், சில பகுதிகளில் குறைவான எலக்ட்ரான்களும் இருக்கும். மேலும் -113 டிகிரி செல்சியசுக்கு குளிர்வித்தால், முதலாவதற்கு செங்குத்தாக இரண்டாவது CDW உருவாகி, இரண்டும் இணைந்து சதுரங்கப் பலகை போன்ற அமைப்பை உருவாக்குகின்றன.

ஒவ்வொரு அலையும் எவ்வாறு உருவாகிறது என்பதை அறிய, ஸ்டான்ஃபோர்ட் பல்கலைக்கழக கூட்டாளர்கள் வளர்த்த மாதிரிகளை ஆராய்ச்சியாளர்கள் சுமார் -230 டிகிரி செல்சியசுக்கு குளிர்வித்தனர்; அந்த வெப்பநிலையில் இரு CDW நிலைகளும் ஒரே நேரத்தில் இருக்கும். பின்னர் ஒரு லேசர் பல்ஸ் மூலம் சதுரங்கப் பலகை வடிவத்தை சிதைத்து, துல்லியமாக நேரம் அமைக்கப்பட்ட இரண்டாவது பல்ஸ் மூலம் அது மீண்டும் எவ்வாறு உருவாகிறது என்பதைக் கவனித்தனர். முதல் CDW, திரவநீர் ஆவியாவது போல, பொருள் முழுவதும் படிப்படியாக மீண்டும் தோன்றியது. ஆனால் இரண்டாவது CDW, திரவநீரில் பனிக்கட்டி படிகங்கள் உருவாவது போல, தனித்தனி பகுதிகளில் தொடங்கி வெளிநோக்கி விரிவடைந்தது.

"இந்த இரண்டாவது நிலை தோன்றுவதற்கான காரணம் நீண்டகாலமாக விவாதத்தில் இருந்தது; எங்கள் அணுகுமுறை குவாண்டம் பொருள்களில் நிலைமாற்றங்களுக்குப் பின்னால் உள்ள மறைந்திருக்கும் இயற்பியலை வெளிக்கொணர ஒரு சக்திவாய்ந்த புதிய வழியை வழங்குகிறது" என்று கெடிக் தெரிவித்தார். எம்ஐடி பட்டப்படிப்பு மாணவராக இந்த ஆய்வுக்கு இணைந்து தலைமை தாங்கி, தற்போது ஸ்டான்ஃபோர்டில் உதவிப் பேராசிரியராக இருக்கும் இணை ஆசிரியர் ஆல்ஃபிரட் சாங், சூப்பர்கண்டக்டிவிட்டி, காந்தத்தன்மை போன்ற பல மின்னணு பண்புகளை ஒருங்கே கொண்ட பொருள்களில் இந்த சோதனை "இந்த பல நிலைகளையும் ஆய்வு செய்ய மிகவும் நேர்த்தியான வழியை" வழங்குவதாகக் கூறினார்.