வைக்னர் படிகத்தின் மறைந்த குவாண்டம் அசைவை ஒளி மூலம் கண்டறிந்த விஞ்ஞானிகள்

வைக்னர் படிகம் எனப்படும் நிலையில் எலக்ட்ரான்கள் தனித்தனியாக அசையாது. இரு பரிமாண அடுக்கில் அடைபட்டுள்ள, ஒன்றுடனொன்று வலுவாக இடைவினையாற்றும் எலக்ட்ரான்கள், சாதாரண படிகத்தில் அணுக்கள் அமைவது போல் ஒரு தொடர் வடிவமைப்பில் தாமாகவே அமைந்துகொள்கின்றன. ஆனால் இங்கு அவற்றை இணைத்து வைப்பது சுற்றியுள்ள பொருள் அல்ல; எலக்ட்ரான்களுக்கு இடையேயான தள்ளுதலே அவற்றை அந்த அமைப்பில் வைத்திருக்கிறது. இந்த நிலையை பல ஆண்டுகளாக இயற்பியலாளர்கள் ஆய்வு செய்து வந்தாலும், அதன் எலக்ட்ரான்கள் கூட்டாக எப்படி அசைகின்றன, தொந்தரவுகளுக்கு எப்படி எதிர்வினையாற்றுகின்றன என்பதை அளவிடுவது கடினமாக இருந்தது. பாசல் பல்கலைக்கழகம் மற்றும் மியூனிக் தொழில்நுட்பப் பல்கலைக்கழகத்தைச் (TUM) சேர்ந்த ஆய்வாளர்கள், நேச்சர் பிசிக்ஸ் இதழில் வெளியான ஆய்வில், ஒளியைப் பயன்படுத்தி இதைச் செய்யும் வழியைக் கண்டறிந்துள்ளனர்.

பாசல் பல்கலைக்கழகப் பேராசிரியர் தோமஸ் ஸ்மொலென்ஸ்கியின் தலைமையிலான குழு, முழுமையாக்கச் சூழ்வெப்பநிலைக்கு அருகில் குளிர்வித்த டங்ஸ்டன் டைசெலினைடு எனும் பொருளின் ஒரு அணு அடுக்கை ஆய்வு செய்தது. அந்தப் பொருள் மீது ஒளியைப் பாய்ச்சி, திரும்பி வந்த ஒளியை ஆராய்ந்ததில், படிகத்தின் எலக்ட்ரான்களின் கூட்டு நடத்தையுடன் தொடர்புடைய, இதுவரை அறியப்படாத ஒளியியல் சமிக்ஞைகளை அவர்கள் கண்டறிந்தனர். ஒழுங்குபடுத்தப்பட்ட எலக்ட்ரான்கள், ஒளியால் பொருளில் உருவாகும் எக்சிட்டான் எனும் துகள்-போன்ற உற்சாகநிலைகளுடன் இடைவினையாற்றும்போது இந்தச் சமிக்ஞைகள் தோன்றுகின்றன; இவை இணைந்து 'வைக்னர் படிக பொலரான்' எனப்படும் கலப்பின குவாசி-துகள்களை உருவாக்குகின்றன.

"இந்த நிலையான குவாண்டம் நிலை இருப்பதைக் கண்டறிவதற்கு மட்டுமல்ல, அது உள்ளுக்குள் எப்படி நடந்துகொள்கிறது என்பதையும் ஒளி காட்ட முடியும் என்பதை எங்கள் அளவீடுகள் நிரூபிக்கின்றன" என ஸ்மொலென்ஸ்கியின் குழுவில் முனைவர் பட்ட மாணவர் ஃபெர்டினாண்ட் மென்செலுடன் இணைந்து சோதனைகளை மேற்கொண்ட முதன்மை ஆசிரியர் லுஜுன் வாங் தெரிவித்தார். எலக்ட்ரான்கள் ஒன்றுடனொன்று எவ்வளவு வலுவாக இடைவினையாற்றுகின்றன என்பதைப் பொறுத்தும் இந்தச் சமிக்ஞைகளின் வலிமை மாறுபடுகிறது; இதனால் இந்த முறை, பல துகள்கள் இணைந்து ஒரு பொருளின் பண்புகளைத் தீர்மானிக்கும் மற்ற வலுவான இடைவினைக் கொண்ட அமைப்புகளை ஆய்வு செய்யவும் பயன்படும்.

இந்தக் கண்டுபிடிப்புகளை விளக்க, மியூனிக் தொழில்நுட்பப் பல்கலைக்கழகப் பேராசிரியர் மைக்கேல் நேப் தலைமையிலான கோட்பாட்டாளர்கள் குழு, வைக்னர் படிக பொலரான்கள் எப்படி உருவாகின்றன என்பதை விளக்கும் ஒரு மாதிரியை உருவாக்கியது. "இந்தச் சமிக்ஞைகள் எலக்ட்ரான்கள் எவ்வாறு அமைந்துள்ளன என்பது மட்டுமல்லாமல், அவற்றின் குவாண்டம் இயக்கவியல் குறித்த தகவல்களையும் தாங்கியுள்ளன" என TUM-ன் முனைவர் பட்ட மாணவர் ஃபேபியன் பிக்லர் தெரிவித்தார். அணு அளவு மெல்லிய பொருட்கள், ஒழுங்குபடுத்தப்பட்ட குவாண்டம் நிலைகளில் எலக்ட்ரான்களின் கூட்டு அசைவைக் கவனிப்பதற்கான ஒரு தளமாக செயல்படக்கூடும் என்பதை இந்தக் கண்டுபிடிப்புகள் காட்டுகின்றன.