குவாண்டம் ஸ்பின் லிக்விட்களில் ஃபிராக்டான்களைக் கண்டறிய இயற்பியலாளர்கள் முக்கிய அடி

குவாண்டம் இயற்பியலின் வினோதமான கணிப்புகளில் ஒன்றான ஃபிராக்டான்களை, பரிசோதனை மூலம் கண்டறியும் யதார்த்தத்திற்கு நெருக்கமாகக் கொண்டு வர, இயற்பியலாளர் குழு ஒன்று ஒரு முக்கிய அடி எடுத்து வைத்துள்ளது. குவாண்டம் ஸ்பின் லிக்விட் எனப்படும் பொருள் நிலைகளில் முன்பே கணிக்கப்பட்ட அரிய குவாசி-பார்ட்டிக்கிள்களே ஃபிராக்டான்கள். மேலும் யதார்த்தமான குவாண்டம் திடப்பொருள் மாதிரி ஒன்றிலும் இவை தோன்றக்கூடும் என்பதைப் புதிய ஆய்வு ஒன்று காட்டுகிறது.

திடப்பொருள் ஒன்றில் பரஸ்பரம் தொடர்பு கொள்ளும் ஏராளமான துகள்களின் கூட்டு நடத்தையிலிருந்து குவாசி-பார்ட்டிக்கிள்கள் தோன்றுகின்றன. உதாரணமாக, படிக லாட்டிஸ் வழியாகச் செல்லும் அதிர்வுகளை ஃபோனான் எனப்படும் குவாசி-பார்ட்டிக்கிள்களாக விவரிக்கலாம். ஃபிராக்டான்கள் இன்னும் வினோதமானவை: வெவ்வேறு ஸ்பின் அமைப்புகளைப் பிரிக்கும் காந்தப் பகுதிகளுக்கு இடையேயான எல்லைகளின் மூலைகளில் இவை தோன்றுகின்றன; இவற்றின் முக்கிய பண்பே மிகவும் குறைவான இயங்கும் திறன்தான். ஒரு தனி ஃபிராக்டானால் தானாக இயங்க முடியாது என்பது போலவே உள்ளது; மற்ற ஃபிராக்டான்களுடன் தொடர்பு கொள்வதன் மூலமே அது இடம் மாற முடியும். இந்தத் தடையே குவாண்டம் தகவலை மிகவும் உறுதியாக சேமிக்க உதவக்கூடும் என ஆராய்ச்சியாளர்கள் கருதுகின்றனர்.

குவாண்டம் ஸ்பின் லிக்விட் உள்ளிட்ட பல வகையான அமைப்புகளில் ஃபிராக்டான்கள் தோன்றக்கூடும் என இயற்பியலாளர்கள் கணிக்கின்றனர். இது படிகங்களில் எலக்ட்ரான்களின் காந்தத் திசைகள் ஒருபோதும் ஒரு நிலையான அமைப்பில் நிலைபெறாத ஒரு விசித்திரமான பொருள் நிலை ஆகும். 0 டிகிரி கெல்வின் வெப்பநிலையிலும் இவை திரவத்தில் அணுக்கள் அசைவது போலவே தொடர்ந்து அசைந்துகொண்டே இருக்கும். இத்தகைய கணிப்புகள் இதுவரை மிக விரிவான கேஜ் ஃபீல்ட் தியரிகளையே சார்ந்திருந்தன; இந்த ஃபிராக்டான்களை நேரடியாகப் பரிசோதனை மூலம் இதுவரை யாரும் கண்டறியவில்லை.

பேராசிரியர் ஜோஹன்னஸ் ரூதர் மற்றும் டாக்டர் நில்ஸ் நிக்கமன் ஆகியோர் தலைமையிலான ஆய்வு ஒன்று, மேலும் யதார்த்தமான குவாண்டம் திடப்பொருள் மாதிரி ஒன்றிலும் ஃபிராக்டான்கள் தோன்றக்கூடும் எனக் காட்டியது. இந்த மாதிரியின் சிமுலேஷன்கள், சாதாரண மாதிரிகள் புறக்கணிக்கும் குவாண்டம் விளைவுகளையும் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்கின்றன. இந்தக் குழுவின் முந்தைய பணி ஒரு சிக்கலைச் சந்தித்தது: குவாண்டம் விளைவுகள் மிக அதிகமாக இருந்தபோது ஃபிராக்டான்கள் மறைந்துவிட்டன; அவை மிகவும் குறைவாக இருந்தபோது ஃபிராக்டான்கள் சாதாரண (கிளாசிக்கல்) துகள்களாக மட்டுமே எஞ்சின. ஸ்பின்களுக்கு இடையேயான தொடர்புகளை மாதிரி எவ்வாறு குறிப்பிடுகிறது என்பதை மேம்படுத்துவதன் மூலம் ஆராய்ச்சியாளர்கள் இந்தச் சிக்கலைத் தீர்த்தனர்.

இந்த சிக்கலான ஸ்பின் தொடர்பை மாதிரியாக்கும்போது, பரிசோதனை திடப்பொருள் இயற்பியல் துறை சகாக்களுடனான நேரடிப் பரிமாற்றங்கள் பயனளித்ததாக ரூதர் தெரிவித்தார். இந்த மாதிரியின் நிபந்தனைகளுக்கு ஏற்ற உண்மையான இயற்பியல் அமைப்புகளைக் கண்டறிவது அல்லது உருவாக்குவதே அடுத்த சவாலாகும். கணிக்கப்பட்ட ஃபிராக்டான்கள் உண்மையில் தோன்றுகின்றனவா எனச் சோதிக்க ரிட்பெர்க் அணு சிமுலேட்டர்கள் ஒரு சாத்தியமான தளமாக இருக்கலாம்.