போசான்-ஃபெர்மியான் கலவையில் புதிய குவாண்டம் திரவத் துளி கணிப்பு: மொனாஷ் ஆய்வு

மொனாஷ் பல்கலைக்கழக (Monash University) ஆய்வாளர்கள், மிகக் குளிர்ந்த துகள்கள் எவ்வாறு நடந்துகொள்கின்றன என்பது குறித்த பல தசாப்த கால புரிதலுக்கு சவால் விடும் புதிய வகை குவாண்டம் பொருளை கணித்துள்ளனர். ஃபிசிக்கல் ரிவ்யூ லெட்டர்ஸ் (Physical Review Letters) இதழில் வெளியான இந்த கோட்பாட்டு ஆய்வு, சரியான நிலைமைகளின் கீழ், போசான்கள் மற்றும் ஃபெர்மியான்கள்—இரு அடிப்படையில் வேறுபட்ட வகை குவாண்டம் துகள்கள்—கலந்தால் நிலையான, தானாக இணைந்திருக்கும் "குவாண்டம் திரவத் துளிகளை" (quantum droplets) உருவாக்க முடியும் எனக் காட்டுகிறது. வலுவாக இடைவினையாற்றும் போசான்-ஃபெர்மியான் கலவைகளில் இத்தகைய திரவத் துளிகள் உருவாக வாய்ப்பில்லை என விஞ்ஞானிகள் முன்பு நம்பியிருந்தனர்.

மேற்பரப்பு இழுவிசையால் ஒன்றிணைந்திருக்கும் சாதாரண திரவத் துளியைப் போலல்லாமல், குவாண்டம் இயற்பியலின் விதிகளால் குவாண்டம் திரவத் துளி உருவாகிறது: துகள்களுக்கு இடையேயான ஈர்ப்பு விசை, ஃபெர்மியான்களால் உருவாக்கப்படும் அழுத்தத்தால் சரியாக சமன் செய்யப்பட்டு, அமைப்பு சரிவதைத் தடுக்கிறது. "மிகவும் வேறுபட்ட இந்த இரு வகை துகள்களும் ஒன்றையொன்று சரியாக சமன் செய்து, தானாக இணைந்திருக்கும் நிலையான துளியை உருவாக்க முடியும் என நாங்கள் காட்டியுள்ளோம்," என மொனாஷின் இயற்பியல் மற்றும் வானியல் பள்ளியில் முனைவர் பட்ட மாணவரும் இந்த ஆய்வின் முதன்மை ஆசிரியருமான சாம் ஃபாஸ்டர் (Sam Foster) தெரிவித்தார்.

இதுபோன்ற போசான்-ஃபெர்மியான் அமைப்புகளை, துகள்கள் பலவீனமாக இடைவினையாற்றும் போது மட்டுமே முந்தைய கோட்பாடுகள் விளக்க முடிந்தது என ஃபாஸ்டர் தெரிவித்தார். "அந்த இடைவினைகள் மிகவும் வலுவாகும்போது என்ன நடக்கிறது என ஆராய எங்கள் புதிய அணுகுமுறை உதவுகிறது; அங்குதான் மிகச் சுவாரஸ்யமான இயற்பியல் வெளிப்படுகிறது," என அவர் தெரிவித்தார். திரவத் துளிகளைக் கணித்ததோடு, திரவம் வாயுவாக மாறுவதை ஒத்த ஒரு நிலைமாற்றத்திற்கான சான்றுகளையும் ஆய்வாளர்கள் கண்டறிந்தனர். எதிர்பார்த்ததை விடப் பன்முகமான குவாண்டம் நிலைகள் இருப்பதையே இது காட்டுகிறது.

மொனாஷின் இயற்பியல் மற்றும் வானியல் பள்ளியைச் சேர்ந்த துணைப் பேராசிரியர் ஜெஸ்பர் லெவின்சன் (Jesper Levinsen) மற்றும் பேராசிரியர் மீரா பாரிஷ் (Meera Parish) ஆகியோரும், ஹைடெல்பெர்க் பல்கலைக்கழகத்தைச் (Heidelberg University) சேர்ந்த கூட்டாளர்களும் அடங்கிய குழு, கணிக்கப்பட்ட திரவத் துளிகளை தற்போதுள்ள மிகக் குளிர்ந்த அணு சோதனைகளை பயன்படுத்தியே அடைய முடியும் என கண்டறிந்தது; இதனால் சோதனை மூலம் உறுதிப்படுத்துவது நடைமுறையில் சாத்தியமான அடுத்த கட்டமாக அமைகிறது.