"مادے کی پانچویں حالت" کی سائنس: مالیکیولر بوس – آئن اسٹائن کنڈینسیٹ (بی ای سی) حاصل   

حال ہی میں شائع ہونے والی ایک رپورٹ میں، کولمبیا یونیورسٹی کی ول لیب ٹیم نے BEC کی حد کو عبور کرنے اور 5 نانو کیلون (= 5 X 10) کے الٹرا کولڈ درجہ حرارت پر NaCs مالیکیولز کے بوس-آئین اسٹائن کنڈینسیٹ (BEC) کی تخلیق میں کامیابی کی اطلاع دی ہے۔^-9 کیلون)۔ مالیکیولر کوانٹم کنڈینسیٹ تقریباً 2 سیکنڈ کی عمر کے ساتھ مستحکم تھا۔ اس سے مالیکیولر BEC کی کئی دہائیوں کی طویل جستجو ختم ہو جاتی ہے۔ یہ ایک قابل ذکر کامیابی اور سائنس میں ایک سنگ میل ہے۔  

یہ عام طور پر جانا جاتا ہے کہ معاملہ تین ریاستوں میں سے کسی ایک میں ہوگا۔ ٹھوس، مائع یا گیس بیرونی حالات جیسے درجہ حرارت اور دباؤ پر منحصر ہے۔ مثال کے طور پر، ایچ₂O عام بیرونی حالات میں برف، پانی یا بخارات کے طور پر پایا جاتا ہے۔  

جب درجہ حرارت 6000-10,000 Kelvin سے اوپر ہوتا ہے، تو مادہ آئنائز ہو جاتا ہے اور پلازما میں بدل جاتا ہے، چوتھی حالت۔  

اگر درجہ حرارت مطلق صفر کے قریب انتہائی کم ہو تو مادے کی حالت کیا ہوگی؟  

1924-25 میں ستیندر ناتھ بوس اور البرٹ آئن سٹائن نے ایک نظریاتی پیشین گوئی کی تھی کہ اگر بوسن ذرات (یعنی انٹیجر اسپن ویلیو والی ہستیوں) کو انتہائی کم درجہ حرارت پر مطلق صفر کے قریب ٹھنڈا کیا جاتا ہے، یہ ذرات مشترکہ خصوصیات اور کوانٹم میکانکس کے قوانین کے تحت چلنے والے رویوں کے ساتھ ایک واحد، بڑی ہستی میں اکٹھے ہو جائیں گے۔ بوس-آئن اسٹائن کنڈینسیٹ (بی ای سی) کہلاتا ہے، اس ریاست کو مادے کی پانچویں حالت سمجھا جاتا تھا۔  

بوس آئن سٹائن کنڈینسیٹ (بی ای سی) کی نظریاتی پیشین گوئی، مادے کی پانچویں حالت تقریباً سات دہائیوں بعد 1995 میں ایک حقیقت بن گئی جب ایرک کارنیل اور کارل وائیمین نے روبیڈیم ایٹموں کی گیس میں پہلا BEC بنایا، اور اس کے فوراً بعد، وولف گینگ کیٹرل نے پیدا کیا۔ سوڈیم ایٹموں کی گیس میں ایک BEC۔ تینوں کو مشترکہ طور پر فزکس 2001 میں نوبل انعام سے نوازا گیا''الکلی ایٹموں کی پتلی گیسوں میں بوس آئن سٹائن سنکشیپن کے حصول کے لیے، اور کنڈینسیٹس کی خصوصیات کے ابتدائی بنیادی مطالعے کے لیے".  

مادے کی پانچویں حالت کی سائنس میں پیشرفت کی ٹائم لائن  

1995 میں دریافت ہونے کے بعد سے، دنیا بھر میں اور بین الاقوامی خلائی اسٹیشن (ISS) میں لیبارٹریز معمول کے مطابق مختلف قسم کے ایٹموں سے ایٹم BECs بناتی ہیں۔  

آناخت بوس آئن اسٹائن کنڈینسیٹ (بی ای سی) 

ایٹم سادہ، گول ہستیوں کی قسم ہیں جن کا کوئی قطبی تعامل نہیں ہے۔ لہذا، محققین نے ہمیشہ مالیکیولز سے بوس-آئن اسٹائن کنڈینسیٹ (بی ای سی) بنانے کا سوچا ہے۔ لیکن، مختلف عناصر کے دو ایٹموں سے بنے حتیٰ کہ سادہ مالیکیولوں کے BECs بنانا ممکن نہیں تھا کیونکہ مالیکیولز کو چند نینو کیلون (nK) تک ٹھنڈا کرنے کی ٹیکنالوجی کی کمی کی وجہ سے مالیکیولر BEC کی تشکیل کے لیے ضروری ہے۔   

کولمبیا یونیورسٹی کی ول لیب کے محققین نے الٹرا کولڈ ٹیکنالوجی کی ترقی کے لیے مسلسل کام کیا ہے۔ 2008 میں، وہ پوٹاشیم-روبیڈیم مالیکیولز کی گیس کو تقریباً 350 نینو کیلون تک ٹھنڈا کرنے میں کامیاب ہو گئے۔ اس نے کوانٹم سمولیشن انجام دینے اور مالیکیولر تصادم اور کوانٹم کیمسٹری کا مطالعہ کرنے میں مدد کی لیکن بی ای سی کی حد کو عبور نہیں کرسکا۔ پچھلے سال 2023 میں، انہوں نے سوڈیم سیزیم کے مالیکیولز کی بوسونک گیس کی عمر بڑھانے کے لیے مائیکرو ویوز کا استعمال کیا اور 36 نینو کیلون کا کم درجہ حرارت حاصل کرنے میں کامیاب رہے جو کہ بی ای سی کی حد کے قریب تھا۔  

حال ہی میں شائع ہونے والی ایک رپورٹ میں، کولمبیا یونیورسٹی کی ول لیب ٹیم نے BEC کی حد کو عبور کرنے اور 5 نانو کیلون (= 5 X 10) کے الٹرا کولڈ درجہ حرارت پر NaCs مالیکیولز کے بوس-آئین اسٹائن کنڈینسیٹ (BEC) کی تخلیق میں کامیابی کی اطلاع دی ہے۔^-9 کیلون)۔ مالیکیولر کوانٹم کنڈینسیٹ تقریباً 2 سیکنڈ کی عمر کے ساتھ مستحکم تھا۔ اس سے مالیکیولر BEC کی کئی دہائیوں کی طویل جستجو ختم ہو جاتی ہے۔ یہ ایک قابل ذکر کامیابی اور سائنس میں ایک سنگ میل ہے۔  

مالیکیولر بوس-آئن اسٹائن کنڈینسیٹس (BES) کی تخلیق بنیادی کوانٹم فزکس، کوانٹم سمولیشنز، سپر فلوئڈیٹی اور سپر کنڈکٹیوٹی اور نئی ٹیکنالوجیز جیسے کہ نئی قسم کے کوانٹم کمپیوٹر کی جدت میں تحقیق کے لیے طویل مدتی مطابقت رکھتی ہے۔  

*** 

حوالہ جات:  

1. بگگلی، این، یوآن، ڈبلیو، ژانگ، ایس وغیرہ۔ ڈوپولر مالیکیولز کی بوس-آئنسٹائن سنکشیشن کا مشاہدہ۔ فطرت (2024)۔ 03 جون 2024۔ DOI:  https://doi.org/10.1038/s41586-024-07492-z   arXiv پر پری پرنٹ ورژن https://arxiv.org/pdf/2312.10965  

2. کولمبیا یونیورسٹی 2024۔ تحقیقی خبریں - نیویارک کی سرد ترین لیب میں ایک نئی کوانٹم پیشکش ہے۔ 03 جون 2024 کو پوسٹ کیا گیا۔ پر دستیاب ہے۔ https://news.columbia.edu/news/coldest-lab-new-york-has-new-quantum-offering  

3. رائل سویڈش اکیڈمی آف سائنسز۔ فزکس 2001 میں نوبل انعام کے بارے میں جدید معلومات - الکلی گیسوں میں بوس آئن سٹائن کنڈینسیشن۔ پر دستیاب ہے۔ https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/advanced-physicsprize2001-1.pdf 

4. ناسا مادے کی پانچویں حالت۔ پر دستیاب ہے۔ https://science.nasa.gov/biological-physical/stories/the-fifth-state-of-matter/  

***