अमेरिका और कनाडा के शोधकर्ताओं ने पहली बार क्वांटम बार्कहाउज़ेन शोर नामक प्रभाव का पता लगाया है। प्रभाव, जो बड़ी संख्या में चुंबकीय स्पिनों की सहकारी क्वांटम टनलिंग के कारण आता है, प्रयोगशाला में अब तक देखी गई सबसे बड़ी मैक्रोस्कोपिक क्वांटम घटना हो सकती है।

चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में, लौहचुंबकीय पदार्थ में इलेक्ट्रॉन घूमते हैं (या चुंबकीय क्षण) सभी एक ही दिशा में पंक्तिबद्ध होते हैं - लेकिन सभी एक साथ नहीं। इसके बजाय, संरेखण टुकड़ों में होता है, अलग-अलग क्षेत्रों या डोमेन के साथ, अलग-अलग समय पर लाइन में पड़ता है। ये डोमेन एक दूसरे को इस तरह से प्रभावित करते हैं जिसकी तुलना हिमस्खलन से की जा सकती है। जिस तरह बर्फ का एक झुरमुट पड़ोसी झुरमुटों को तब तक धकेलता है जब तक कि पूरा द्रव्यमान नीचे नहीं गिर जाता, उसी तरह संरेखण डोमेन के माध्यम से तब तक फैलता है जब तक कि सभी स्पिन एक ही दिशा में इंगित नहीं करते।

इस संरेखण प्रक्रिया का पता लगाने का एक तरीका इसे सुनना है। 1919 में, भौतिक विज्ञानी हेनरिक बार्कहाउज़ेन ने ऐसा ही किया। एक चुंबकीय सामग्री के चारों ओर एक कुंडल लपेटकर और उसमें एक लाउडस्पीकर जोड़कर, बार्कहाउज़ेन ने डोमेन के चुंबकत्व में परिवर्तन को एक श्रव्य क्रैकिंग में बदल दिया। आज बार्कहाउज़ेन शोर के रूप में जाना जाता है, इस क्रैकिंग को विशुद्ध रूप से शास्त्रीय शब्दों में डोमेन दीवारों की थर्मल गति के कारण समझा जा सकता है। अनुरूप शोर घटनाएं और गतिशीलता अन्य प्रणालियों में भी मौजूद हैं, जिनमें भूकंप और फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब के साथ-साथ हिमस्खलन भी शामिल हैं।

क्वांटम बार्कहाउज़ेन शोर

सिद्धांत रूप में, क्वांटम यांत्रिक प्रभाव भी बार्कहाउज़ेन शोर उत्पन्न कर सकते हैं। बार्कहाउज़ेन शोर के इस क्वांटम संस्करण में, स्पिन फ़्लिप एक ऊर्जा अवरोध के माध्यम से कणों की सुरंग के रूप में होता है - एक प्रक्रिया जिसे क्वांटम टनलिंग के रूप में जाना जाता है - बजाय इसके कि उस पर कूदने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्राप्त की जाए।

नए काम में, जो में विस्तृत है PNAS, शोधकर्ताओं के नेतृत्व में थॉमस रोसेनबाम का कैलिफोर्निया इंस्टिट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (कैल्टेक) और फिलिप स्टाम्प पर ब्रिटिश कोलंबिया विश्वविद्यालय (UBC) पूर्ण शून्य (-273 डिग्री सेल्सियस) के करीब तापमान तक ठंडा किए गए क्रिस्टलीय क्वांटम चुंबक में क्वांटम बार्कहाउज़ेन शोर का अवलोकन किया गया। 1919 में बार्कहाउज़ेन की तरह, उनकी पहचान उनके नमूने के चारों ओर एक कुंडल लपेटने पर निर्भर थी। लेकिन कॉइल को लाउडस्पीकर से जोड़ने के बजाय, उन्होंने इसके वोल्टेज में उछाल को मापा क्योंकि इलेक्ट्रॉन स्पिन ओरिएंटेशन को फ़्लिप करता है। जब अलग-अलग डोमेन में स्पिन के समूह फ़्लिप हुए, तो बार्कहाउज़ेन शोर वोल्टेज स्पाइक्स की एक श्रृंखला के रूप में दिखाई दिया।

कैल्टेक/यूबीसी शोधकर्ता इन स्पाइक्स का श्रेय क्वांटम प्रभावों को देते हैं क्योंकि वे तापमान में 600% वृद्धि से प्रभावित नहीं होते हैं। स्टैम्प कहते हैं, "अगर वे होते, तो हम शास्त्रीय, थर्मली सक्रिय शासन में होते।"

रोसेनबाम कहते हैं कि स्पिन की धुरी पर अनुप्रस्थ चुंबकीय क्षेत्र लगाने से प्रतिक्रिया पर "गहरा प्रभाव" पड़ता है, साथ ही क्षेत्र सामग्री के लिए क्वांटम "घुंडी" की तरह काम करता है। उनका कहना है कि यह बार्कहाउज़ेन शोर की नवीन क्वांटम प्रकृति का और सबूत है। "चुंबकीय प्रणालियों में शास्त्रीय बार्कहॉउस शोर को 100 से अधिक वर्षों से जाना जाता है, लेकिन क्वांटम बार्कहॉउस शोर, जहां डोमेन दीवारें थर्मल रूप से सक्रिय होने के बजाय बाधाओं के माध्यम से सुरंग बनाती हैं, हमारी सर्वोत्तम जानकारी के अनुसार, पहले कभी नहीं देखा गया है," उन्होंने कहा। कहते हैं.

सह-सुरंग प्रभाव

दिलचस्प बात यह है कि, शोधकर्ताओं ने स्पिन फ्लिप को सुरंग बनाने वाले इलेक्ट्रॉनों के समूहों द्वारा एक दूसरे के साथ बातचीत करते हुए संचालित होते देखा। वे कहते हैं, इस "आकर्षक" सह-सुरंग के तंत्र में डोमेन दीवारों के अनुभाग शामिल हैं जिन्हें प्लैकेट्स के रूप में जाना जाता है जो लंबी दूरी के द्विध्रुवीय बलों के माध्यम से एक दूसरे के साथ बातचीत करते हैं। ये अंतःक्रियाएं एक ही दीवार के विभिन्न खंडों के बीच सहसंबंध उत्पन्न करती हैं, और वे एक साथ विभिन्न डोमेन दीवारों पर हिमस्खलन भी उत्पन्न करती हैं। परिणाम एक सामूहिक सहकारी सुरंग निर्माण कार्यक्रम है जिसकी तुलना स्टैम्प और रोसेनबाम एक इकाई के रूप में व्यवहार करने वाले लोगों की भीड़ से करते हैं।

"जबकि द्विध्रुवीय बलों को एकल दीवार की गति की गतिशीलता को प्रभावित करने और स्व-संगठित गंभीरता को संचालित करने के लिए देखा गया है, LiHo में_xY_1-XF₄रोसेनबाम कहते हैं, लंबी दूरी की बातचीत न केवल एक ही दीवार के विभिन्न खंडों के बीच सहसंबंध का कारण बनती है, बल्कि वास्तव में विभिन्न डोमेन दीवारों पर एक साथ न्यूक्लियेट हिमस्खलन भी पैदा करती है।

क्रैकलिंग शोर तकनीक सामग्री में नैनोक्वेक को सुनती है

परिणाम को केवल एक सहकारी मैक्रोस्कोपिक क्वांटम (टनलिंग घटना, स्टैम्प का कहना है) के रूप में समझाया जा सकता है। “यह 10 के पैमाने पर बहुत बड़े पैमाने पर सहकारी क्वांटम घटना की प्रकृति में देखा गया पहला उदाहरण है।¹⁵ घूमता है (अर्थात, एक हजार अरब अरब),'' वह बताते हैं भौतिकी की दुनिया. "यह बहुत बड़ा है और प्रयोगशाला में अब तक देखी गई सबसे बड़ी मैक्रोस्कोपिक क्वांटम घटना है।"

उन्नत पहचान कौशल

यहां तक ​​कि एक साथ अरबों चक्कर आने पर भी, शोधकर्ताओं का कहना है कि उन्होंने जो वोल्टेज सिग्नल देखे, वे बहुत छोटे हैं। दरअसल, सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण डेटा जमा करने के लिए आवश्यक पता लगाने की क्षमता विकसित करने में उन्हें कुछ समय लगा। सिद्धांत पक्ष में, उन्हें चुंबकीय हिमस्खलन की जांच के लिए एक नया दृष्टिकोण विकसित करना पड़ा जो पहले तैयार नहीं किया गया था।

अब वे यह पता लगाने के लिए चुंबकीय सामग्री के अलावा अन्य प्रणालियों में अपनी तकनीक लागू करने की उम्मीद करते हैं कि क्या ऐसी सहकारी मैक्रोस्कोपिक क्वांटम घटनाएं कहीं और मौजूद हैं।

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/quantum-barkhausen-noise-detected-for-the-first-time/