ڇا اسان ڪڏهن به مادو جي سڀني رياستن کي ڄاڻندا سين؟ ٽن بدران پنج سؤ

گذريل سال، ميڊيا معلومات پکيڙيو ته "معامل جو هڪ روپ پيدا ٿيو آهي،" جنهن کي سڏيو وڃي ٿو سپر هارڊ يا، مثال طور، وڌيڪ آسان، جيتوڻيڪ گهٽ پولش، سپر هارڊ. ميساچوسٽس انسٽيٽيوٽ آف ٽيڪنالاجي جي سائنسدانن جي ليبارٽريز مان اچي رهيو آهي، اهو هڪ قسم جو تضاد آهي جيڪو سولائيز ۽ سپر فلوئڊ جي خاصيتن کي گڏ ڪري ٿو - يعني. صفر viscosity سان مائع.

فزڪس اڳ ۾ ئي هڪ سپرنيٽنٽ جي موجودگي جي اڳڪٿي ڪئي آهي، پر اڃا تائين ليبارٽري ۾ اهڙي ڪا به شيء نه ملي آهي. ميساچوسٽس انسٽيٽيوٽ آف ٽيڪنالاجي جي سائنسدانن پاران ڪيل تحقيق جا نتيجا جرنل نيچر ۾ شايع ٿيا.

”هڪ مادو جيڪو ملائي ٿو سپر فلوڊيٽي ۽ مضبوط خاصيتن کي عام سمجهه کان انڪار ڪري ٿو ،“ ٽيم ليڊر وولف گانگ ڪيٽرلي ، ايم آئي ٽي ۾ فزڪس جو پروفيسر ۽ 2001 جو نوبل انعام فاتح ، پيپر ۾ لکيو.

مادي جي هن متضاد شڪل کي سمجهڻ لاءِ، ڪيٽرل جي ٽيم هڪ سپر سولڊ حالت ۾ ايٽم جي حرڪت کي مادي جي هڪ ٻي خاص شڪل ۾ تبديل ڪيو جنهن کي بوس-آئنسٽائن ڪنڊينسيٽ (BEC) سڏيو ويندو آهي. ڪيٽرل بي اي سي جي دريافت ڪندڙن مان هڪ آهي، جنهن کيس فزڪس ۾ نوبل انعام حاصل ڪيو.

ڪيٽرل وضاحت ڪئي ته ”چيلنج اهو هو ته ڪنڊينسيٽ ۾ ڪا شيءِ شامل ڪئي وڃي جيڪا ان کي ’ايٽمي ٽرپ‘ کان ٻاهر هڪ شڪل ۾ اڀرڻ جو سبب بڻجندي ۽ هڪ مضبوط جي خصوصيت حاصل ڪري، ڪيٽرل وضاحت ڪئي.

ريسرچ ٽيم هڪ الٽرا هاءِ ويڪيوم چيمبر ۾ ليزر بيم استعمال ڪيو ته ڪنڊينسيٽ ۾ ايٽم جي حرڪت کي ڪنٽرول ڪرڻ لاءِ. ليزر جو اصل سيٽ اڌ بي اي سي ايٽمز کي مختلف اسپن يا ڪوانٽم مرحلي ۾ تبديل ڪرڻ لاءِ استعمال ڪيو ويو. اهڙيء طرح، BEC جا ٻه قسم ٺاهيا ويا. اضافي ليزر شعاعن جي مدد سان ٻن ڪنڊينسيٽس جي وچ ۾ ايٽم جي منتقلي سبب اسپن ۾ تبديليون آيون.

"اضافي ليزر مهيا ڪيا ويا ايٽم کي اضافي توانائي سان گڏ اسپن-مرڪب جوڙڻ لاءِ،" ڪيٽرل چيو. نتيجي ۾ پيدا ٿيندڙ مادو، طبعيات جي ماهرن جي اڳڪٿي موجب، ”سپر هارڊ“ هجڻ گهرجي ها، ڇاڪاڻ ته هڪ اسپن جي مدار ۾ ڪنجوگيٽ ٿيل ايٽمن سان گڏ ڪنڊينيٽس خود بخود ”کثافت ماڊليشن“ جي خاصيت هوندي. ٻين لفظن ۾، مادي جي کثافت مستقل طور تي ختم ٿي ويندي. ان جي بدران، اهو هڪ مرحلو نمونو هوندو جهڙوڪ هڪ ڪرسٽل سولڊ وانگر.

سپر هارڊ مواد ۾ وڌيڪ تحقيق شايد سپر فلوئڊ ۽ سپر ڪنڊڪٽرز جي خاصيتن کي بهتر سمجھڻ جو سبب بڻجي سگھي ٿي، جيڪي توانائي جي موثر منتقلي لاءِ اهم هوندا. Superhards بھترين superconducting magnets ۽ sensors کي ترقي ڪرڻ جي ڪنجي ٿي سگھي ٿو.

جمع جي حالتون نه، پر مرحلن

ڇا سپر هارڊ رياست هڪ مادي آهي؟ جديد فزڪس پاران ڏنل جواب ايترو سادو ناهي. اسان کي اسڪول کان ياد آهي ته مادي جي جسماني حالت بنيادي شڪل آهي جنهن ۾ مادو واقع آهي ۽ ان جي بنيادي جسماني ملڪيت کي طئي ڪري ٿو. ڪنهن به شيءِ جي ملڪيتن جو تعين ان جي جزن جي ماليڪيولن جي ترتيب ۽ رويي سان ٿئي ٿو. XNUMX هين صديءَ جي مادو جي رياستن جي روايتي ورهاڱي ۾ ٽن اهڙن رياستن ۾ فرق اچي ٿو: جامد (مضبوط)، مائع (مائع) ۽ گيس (گئس).

بهرحال، هن وقت، مادي جو مرحلو، مادي جي وجود جي شڪلين جي وڌيڪ صحيح وصف نظر اچي ٿو. انفرادي رياستن ۾ جسمن جي ملڪيتن جو دارومدار ماليڪيولز (يا ايٽم) جي ترتيب تي هوندو آهي جن مان اهي جسم ٺهيل آهن. هن نقطي نظر کان، پراڻي تقسيم جي رياستن ۾ مجموعي طور تي صرف ڪجهه مادي لاء صحيح آهي، ڇاڪاڻ ته سائنسي تحقيق اهو ظاهر ڪيو آهي ته جيڪي اڳ ۾ هڪ واحد حالت سمجهي ويندي هئي، حقيقت ۾ مادي جي ڪيترن ئي مرحلن ۾ ورهائي سگهجي ٿي جيڪي فطرت ۾ مختلف آهن. ذرات جي تشڪيل. اتي به حالتون آهن جڏهن هڪ ئي جسم ۾ ماليڪيول هڪ ئي وقت ۾ مختلف ترتيب ڏئي سگهجن ٿا.

ان کان علاوه، اهو ظاهر ٿيو ته مضبوط ۽ مائع رياستن کي مختلف طريقن سان محسوس ڪري سگهجي ٿو. سسٽم ۾ مادي جي مرحلن جو تعداد ۽ گھڻن متغيرن جو تعداد (مثال طور، دٻاء، درجه حرارت) جيڪي سسٽم ۾ ڪيفيت واري تبديلي جي بغير تبديل ٿي سگھن ٿيون، گبس مرحلن جي اصول پاران بيان ڪيل آھن.

مادي جي مرحلي ۾ تبديلي لاءِ توانائي جي فراهمي يا رسيد جي ضرورت ٿي سگھي ٿي - پوءِ نڪرندڙ توانائي جو مقدار مادي جي مقدار جي متناسب هوندو جيڪو مرحلو تبديل ڪري ٿو. بهرحال، ڪجهه مرحلن جي منتقلي انرجي ان پٽ يا آئوٽ جي بغير ٿيندي آهي. اسان ان نتيجي تي پهچون ٿا ته مرحلن جي تبديليءَ جي بنياد تي ڪجھ مقدار جي قدم وار تبديليءَ جي بنياد تي ھن جسم کي بيان ڪري ٿو.

اڄ تائين شايع ٿيل سڀ کان وڌيڪ وسيع درجه بندي ۾، اٽڪل پنج سئو مجموعي رياستون آهن. ڪيتريون ئي شيون، خاص ڪري اهي جيڪي مختلف ڪيميائي مرڪب جا مرکب آهن، هڪ ئي وقت ٻن يا وڌيڪ مرحلن ۾ موجود ٿي سگهن ٿيون.

جديد فزڪس عام طور تي ٻن مرحلن کي قبول ڪري ٿو - مائع ۽ جامد، گيس مرحلو مائع مرحلن جي ڪيسن مان هڪ آهي. بعد ۾ پلازما جا مختلف قسم، اڳ ۾ ئي ذڪر ڪيل سپر ڪرنٽ مرحلو، ۽ مادي جون ٻيون ڪيتريون ئي حالتون شامل آهن. سڪل مرحلن کي مختلف ڪرسٽل فارمن جي نمائندگي ڪري ٿو، انهي سان گڏ هڪ بيڪار فارم.

Topological Zawiya

نون ”مجموعي رياستن“ جون رپورٽون يا مواد جي سخت وضاحت وارا مرحلا تازو سالن ۾ سائنسي خبرن جو مسلسل ذخيرو رهيون آهن. ساڳئي وقت، ڪنهن به قسم جي نئين دريافتن کي تفويض ڪرڻ هميشه آسان ناهي. اڳ ۾ بيان ڪيل سپر سولڊ مادو شايد هڪ مضبوط مرحلو آهي، پر شايد فزڪسسٽن جي راء مختلف آهي. ڪجهه سال اڳ يونيورسٽي جي هڪ ليبارٽري ۾

ڪولوراڊو ۾، مثال طور، گيليم آرسنائيڊ جي ذرڙن مان هڪ قطرو ٺاهيو ويو - ڪجهه مائع، ڪجهه مضبوط. 2015 ۾، سائنسدانن جي هڪ بين الاقوامي ٽيم جاپان جي توهوڪو يونيورسٽي ۾ ڪيمسٽ ڪوسماس پراسڊس جي اڳواڻي ۾ هڪ نئين معاملي جي دريافت جو اعلان ڪيو جيڪو هڪ انسولٽر، سپر ڪنڊڪٽر، ڌاتو ۽ مقناطيس جي خاصيتن کي گڏ ڪري ٿو، ان کي جان ٽيلر ميٽل سڏيندو آهي.

هتي پڻ غير معمولي "هائبرڊ" مجموعي رياستون آهن. مثال طور، شيشي کي هڪ ڪرسٽل ڍانچي نه آهي ۽ ان ڪري ڪڏهن ڪڏهن "سپر کولڊ" مائع جي طور تي درجه بندي ڪئي ويندي آهي. وڌيڪ - ڪجهه ڊسپلي ۾ استعمال ٿيل مائع ڪرسٽل؛ putty - silicone polymer، پلاسٽڪ، لچڪدار يا اڃا به brittle، deformation جي شرح تي منحصر ڪري ٿو؛ سپر چپچپا، پاڻ ۾ وهندڙ مائع (هڪ ڀيرو شروع ٿيڻ کان پوء، اوور فلو جاري رهندو جيستائين مٿئين شيشي ۾ مائع جي فراهمي ختم نه ٿيندي)؛ Nitinol، هڪ nickel-titanium شڪل ميموري مصر، گرم هوا يا مائع ۾ سڌو ٿيندو جڏهن جھڪيل.

درجه بندي وڌيڪ ۽ وڌيڪ پيچيده ٿي ويندي آهي. جديد ٽيڪنالاجيون مادي جي رياستن جي وچ ۾ حدون ختم ڪن ٿيون. نيون دريافتون ٿي رهيون آهن. 2016 جو نوبل انعام ماڻيندڙ - David J. Thouless، F. Duncan، M. Haldane ۽ J. Michael Kosterlitz - ٻن دنيان کي ڳنڍيو: مادو، جيڪو فزڪس جو موضوع آهي، ۽ ٽوپولوجي، جيڪو رياضي جي هڪ شاخ آهي. هنن اهو محسوس ڪيو ته اتي غير روايتي مرحلن جي منتقلي سان جڙيل آهي ٽوپولوجيڪل خرابين ۽ غير روايتي مرحلن سان لاڳاپيل آهن مادي جا مرحلا - topological مرحلن. اهو تجرباتي ۽ نظرياتي ڪم جي هڪ برفاني طوفان جي ڪري. هي برفاني طوفان اڃا به تمام تيز رفتاري سان وهي رهيو آهي.

ڪجهه ماڻهو وري XNUMXD مواد کي نئين، منفرد حالت جي حيثيت سان ڏسي رهيا آهن. اسان هن قسم جي نانو نيٽ ورڪ کي ڄاڻون ٿا - فاسفيٽ، اسٽينين، بوروفين، يا، آخرڪار، مشهور گرافين - ڪيترن سالن کان. مٿي ذڪر ڪيل نوبل انعام ماڻيندڙ شامل ڪيا ويا آهن، خاص طور تي، انهن واحد-پرت مواد جي مٿينولوجي تجزيي ۾.

مادي جي رياستن ۽ مادي جي مرحلن جي پراڻي دور جي سائنس لڳي ٿو ته هڪ ڊگهو رستو اچي چڪو آهي. پري پري کان جيڪو اسان اڃا تائين فزڪس جي سبقن مان ياد ڪري سگهون ٿا.