वैज्ञानिक पहली बार सुपरफ्लुइड हीलियम में केल्विन तरंगों का निरीक्षण और नियंत्रण करते हैं | Infinium-tech

पहली बार, शोधकर्ताओं ने क्वांटम सिस्टम में ऊर्जा अपव्यय को समझने में एक महत्वपूर्ण कदम को चिह्नित करते हुए, सुपरफ्लुइड हीलियम -4 में केल्विन तरंगों को सफलतापूर्वक नियंत्रित और देखा है। अध्ययन ने इन पेचदार तरंगों को उत्तेजित करने के लिए एक नियंत्रित विधि प्रदान की है, जो पहले केवल अप्रत्याशित परिस्थितियों में देखी गई थी। अनुसंधान क्वांटम स्तर पर ऊर्जा हस्तांतरण में क्वांटाइज्ड वोर्टिस और उनकी भूमिका का अध्ययन करने के लिए नई संभावनाओं को खोलता है।

केल्विन तरंगों का नियंत्रित उत्तेजना

के अनुसार अध्ययन नेचर फिजिक्स में प्रकाशित, पर भी उपलब्ध है arXivकेल्विन वेव्स- 1880 में लॉर्ड केल्विन द्वारा वर्णित पहली बार -पेचदार गड़बड़ी हैं जो सुपरफ्लुइड सिस्टम में भंवर लाइनों के साथ यात्रा करते हैं। ये तरंगें क्वांटम तरल पदार्थों के भीतर ऊर्जा अपव्यय में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं, लेकिन नियंत्रित उत्तेजना की चुनौतियों के कारण अध्ययन करना मुश्किल है।

क्योटो विश्वविद्यालय से एसोसिएट प्रोफेसर योसुके माइनोवा, अध्ययन के प्रमुख लेखक, बताया Phys.org कि सफलता अप्रत्याशित रूप से हुई। एक विद्युत क्षेत्र को एक नैनोकणों पर लागू किया गया था, जो संरचना को स्थानांतरित करने के इरादे से एक मात्रा में भंवर को सजाता था। इसके बजाय, भंवर कोर ने एक अलग लहराती गति का प्रदर्शन किया, प्रमुख शोधकर्ताओं को नियंत्रित केल्विन वेव उत्तेजना की ओर अपना ध्यान केंद्रित करने के लिए।

सुपरफ्लुइड गुण और क्वांटम भंवर व्यवहार

सुपरफ्लुइड हीलियम -4, जो 2.17 केल्विन से नीचे ठंडा होने पर मैक्रोस्कोपिक तराजू पर क्वांटम प्रभाव प्रदर्शित करता है, कोई चिपचिपाहट नहीं है, जिससे यह घर्षण के बिना प्रवाह करने की अनुमति देता है। यह अद्वितीय स्थिति ऊर्जा को गर्मी के रूप में विघटित करने से रोकती है, जिससे केल्विन तरंगों के गठन की ओर अग्रसर होता है जब तरल पदार्थ की भंवर लाइनों में गड़बड़ी होती है। अनुसंधान टीम ने प्रदर्शित किया कि ये तरंगें, पारंपरिक द्रव अशांति के बजाय, सुपरफ्लुइड सिस्टम में ऊर्जा हस्तांतरण के लिए एक आवश्यक तंत्र प्रदान करती हैं।

वेव विज़ुअलाइज़ेशन के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला नैनोकण

केल्विन तरंगों की गति को ट्रैक करने के लिए, शोधकर्ताओं ने सिलिकॉन नैनोपार्टिकल्स को सुपरफ्लुइड हीलियम -4 में 1.4 केल्विन में एक लेजर को निर्देशित करके एक सिलिकॉन वेफर में तरल पदार्थ में डूबे एक लेजर का निर्देशन किया। कुछ नैनोपार्टिकल्स भंवर कोर के भीतर फंस गए, जिससे वे नियंत्रित परिस्थितियों में दिखाई दे रहे थे। एक समय-भिन्न विद्युत क्षेत्र तब लागू किया गया था, जो फंसे हुए कणों में दोलनों को मजबूर करता है और भंवर के साथ एक पेचदार लहर पैदा करता है।

0.8 से 3.0 हर्ट्ज तक विभिन्न उत्तेजना आवृत्तियों में प्रयोग किए गए थे। एक दोहरे कैमरा प्रणाली ने तरंग की गति के तीन-आयामी पुनर्निर्माण के लिए अनुमति दी, इसकी पेचदार प्रकृति की पुष्टि की।

प्रायोगिक पुष्टि और भविष्य के अनुसंधान

प्रो। माइनोवा ने Phys.org को समझाया कि मनाया गया घटना साबित करना वास्तव में एक केल्विन लहर की लहर को फैलाव संबंधों, चरण वेग और तीन-आयामी गतिशीलता के गहन विश्लेषण की आवश्यकता थी। 3 डी में भंवर की गति को फिर से संगठित करके, शोधकर्ताओं ने तरंग की संस्था के प्रत्यक्ष प्रमाण प्रदान किए, इसकी बाएं हाथ की पेचदार संरचना की पुष्टि की-कुछ ऐसा कभी भी प्रयोगात्मक रूप से पहले कभी नहीं प्रदर्शित हुआ।

अपने निष्कर्षों को मान्य करने के लिए, टीम ने एक भंवर फिलामेंट मॉडल विकसित किया, जिसने समान परिस्थितियों में केल्विन वेव उत्तेजना का अनुकरण किया। इन सिमुलेशन ने पुष्टि की कि प्रयोगात्मक परिणामों के साथ गठबंधन करते हुए, दोनों दिशाओं में एक चार्ज किए गए नैनोपार्टिकल उत्पन्न पेचदार तरंगों के दोलनों को मजबूर किया।

अध्ययन सुपरफ्लुइड हीलियम में केल्विन तरंगों का अध्ययन करने के लिए एक नया दृष्टिकोण पेश करता है, जो क्वांटाइज्ड वोर्टिस के यांत्रिकी में अंतर्दृष्टि प्रदान करता है। भविष्य के अनुसंधान केल्विन तरंगों की गैर -रेखीयता और क्षय प्रक्रियाओं का पता लगा सकते हैं, संभावित रूप से क्वांटम द्रव की गतिशीलता के बारे में अधिक जानकारी का खुलासा कर सकते हैं।