नया अध्ययन विदेशी खनिज को समझने में मदद कर सकता है

रोजमर्रा की धातुओं में विद्युत चालकता पर तापमान के प्रभाव को अच्छी तरह से समझा जाता है। लेकिन हाल के वर्षों में, पारंपरिक विद्युत नियमों का पालन नहीं करने वाली सामग्रियों के एक वर्ग ने वैज्ञानिकों का ध्यान आकर्षित किया है।

ऐसी विदेशी धातुओं को समझना क्वांटम दुनिया में अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकता है। यह उच्च तापमान सुपरकंडक्टिविटी जैसी विदेशी घटनाओं को समझने में भी मदद कर सकता है।

द्वारा नया अध्ययन ब्राउन यूनिवर्सिटी एक भौतिक विज्ञानी हमें गहन अंतर्दृष्टि की ओर ले जा सकता है। टीम ने पाया कि धातु एक सामग्री में अजीब धातु व्यवहार प्रदर्शित करती है। साधारण धातुओं में, इलेक्ट्रॉन विद्युत आवेश को वहन करते हैं। लेकिन इस विदेशी खनिज में, यह चार्ज कूपर जोड़े नामक “लहर जैसी” संस्थाओं द्वारा किया जाता है।

कूपर जोड़े बोसोन के रूप में कार्य करते हैं जो फर्मियन की तुलना में पूरी तरह से अलग नियमों का पालन करते हैं। यह पहली बार है कि वैज्ञानिकों ने बोसोनियन प्रणाली में धातुओं के अजीब व्यवहार को देखा है।

विद्वानों के अनुसार, “यह खोज इस बात का स्पष्टीकरण खोजने में मदद कर सकती है कि विदेशी खनिज कैसे काम करते हैं – कुछ ऐसा जो दशकों से वैज्ञानिकों से दूर है।”

ब्राउन यूनिवर्सिटी में भौतिकी के प्रोफेसर और अध्ययन के संबंधित लेखक जिम वालिस ने कहा, “हमारे पास ये दो मौलिक रूप से भिन्न प्रकार के कण हैं जिनके व्यवहार एक पहेली के आसपास अभिसरण करते हैं। यह क्या कहता है कि अजीब धातु व्यवहार की व्याख्या करने वाला कोई भी सिद्धांत किसी भी प्रकार के कण के लिए विशिष्ट नहीं हो सकता है। इसे उससे अधिक मौलिक होना चाहिए।”

अजीब धातु व्यवहार सबसे पहले तांबे के कारीगरों में खोजा गया था। कप्रेट होने के लिए प्रसिद्ध सामग्री का एक वर्ग है उच्च तापमान अतिचालक. वे साधारण सुपरकंडक्टर्स की तुलना में बहुत अधिक तापमान पर प्रतिरोध के बिना बिजली का संचालन करते हैं।

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अन्य खनिजों के विपरीत, सुपरकंडक्टिविटी के लिए महत्वपूर्ण तापमान से ऊपर के तापमान पर भी कपराइट अजीब तरह से प्रदर्शन करते हैं। तापमान में एक रैखिक वृद्धि से कप्रेट का प्रतिरोध बढ़ जाता है।

फर्मियन द्रव सिद्धांत उस अधिकतम दर को निर्दिष्ट करता है जिस पर इलेक्ट्रॉन बिखरना हो सकता है। लेकिन विदेशी खनिज फर्मी द्रव के नियमों का पालन नहीं करते हैं। और वे कैसे काम करते हैं यह अभी भी मायावी है।

वैज्ञानिक केवल विदेशी धातुओं में तापमान प्रतिरोध के संबंध के बारे में जानते हैं। यह प्रकृति के दो मूलभूत स्थिरांक से संबंधित प्रतीत होता है: बोल्ट्जमान स्थिरांक, जो यादृच्छिक तापीय गति के कारण ऊर्जा है, और प्लैंक स्थिरांक, जो फोटॉन (प्रकाश के कण) की ऊर्जा से संबंधित है।

ब्राउन यूनिवर्सिटी में भौतिकी के प्रोफेसर और अध्ययन के संबंधित लेखक जिम वालिस ने कहा, इन विदेशी खनिजों में क्या होता है, यह समझने की कोशिश करने के लिए, लोगों ने ब्लैक होल को समझने के लिए उपयोग किए जाने वाले गणितीय दृष्टिकोणों के समान ही लागू किया है। इसलिए इन सामग्रियों में कुछ बहुत ही बुनियादी भौतिकी चल रही है।”

1952 में, उन्होंने पाया कि साधारण सुपरकंडक्टर्स में इलेक्ट्रॉन कूपर जोड़े बनाने के लिए सहयोग करते हैं। ये कूपर जोड़े बिना प्रतिरोध के एक परमाणु जाली के माध्यम से स्लाइड कर सकते हैं। इसके अलावा, वे के रूप में कार्य कर सकते हैं बोसॉन फर्मियन से बने होते हैं.

वालिस ने कहा, फ़र्मियन और बोसॉन सिस्टम आमतौर पर बहुत अलग तरीके से व्यवहार करते हैं। व्यक्तिगत फ़र्मियनों के विपरीत, बोसॉन को समान क्वांटम अवस्था साझा करने की अनुमति होती है, जिसका अर्थ है कि वे तरंग तरंगों में पानी के अणुओं की तरह सामूहिक रूप से आगे बढ़ सकते हैं। “

इस नए अध्ययन में वैज्ञानिकों ने येट्रियम बेरियम-कॉपर ऑक्साइड नामक कॉपर सामग्री का इस्तेमाल किया। कूपर-जोड़ी के धातु के मामले को प्रेरित करने वाले छोटे छेद वाली सजावटी सामग्री। इसके चालकता में परिवर्तन का निरीक्षण करने के लिए सामग्री को सुपरकंडक्टिंग तापमान के ठीक ऊपर ठंडा किया गया था।

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विदेशी फर्मियन धातुओं की तरह, उन्हें कूपर जोड़ी का एक धातु कंडक्टर मिलता है जो तापमान के साथ रैखिक होता है।

वैज्ञानिकों नुकीलाऔर “यह खोज सिद्धांतकारों को धातुओं के अजीब व्यवहार को समझने की कोशिश करने के लिए कुछ नया देगी।”

वालिस ने कहा, “विदेशी धातुओं में हम जो देखते हैं उसके लिए एक स्पष्टीकरण के साथ आने के लिए सिद्धांतकारों के लिए यह एक चुनौती रही है। हमारे काम से पता चलता है कि यदि आप विदेशी धातुओं में चार्ज ट्रांसफर मॉडल करने जा रहे हैं, तो वह मॉडल फर्मियन और बोसॉन दोनों पर लागू होना चाहिए – यहां तक ​​​​कि हालांकि इस प्रकार के कण मौलिक रूप से भिन्न नियमों का पालन करते हैं।”

जर्नल संदर्भ:

  1. यांग, सी।, लियू, एच।, लियू, वाई। एट अल। बोसोनियन प्रणाली में एक अजीब धातु के निशान। प्रकृति 601, 205-210 (2022)। डीओआई: 10.1038 / एस41586-021-04239-वाई

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