ವಸ್ತುವು ದ್ವಂದ್ವ ಸ್ವಭಾವವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ; ಎಲ್ಲವೂ ಕಣ ಮತ್ತು ತರಂಗ ಎರಡೂ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿದೆ. ಸಂಪೂರ್ಣ ಶೂನ್ಯಕ್ಕೆ ಹತ್ತಿರವಿರುವ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ, ಪರಮಾಣುಗಳ ತರಂಗ ಸ್ವರೂಪವು ಗೋಚರ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿ ವಿಕಿರಣದಿಂದ ಗಮನಿಸಬಹುದಾಗಿದೆ. ನ್ಯಾನೊಕೆಲ್ವಿನ್ ಶ್ರೇಣಿಯಲ್ಲಿನ ಅಂತಹ ಅಲ್ಟ್ರಾಕೋಲ್ಡ್ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ, ಪರಮಾಣುಗಳು ಒಂದೇ ದೊಡ್ಡ ಘಟಕವಾಗಿ ಒಗ್ಗೂಡಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ದೊಡ್ಡ ಪ್ಯಾಕೆಟ್ನಲ್ಲಿ ಅಲೆಯಂತೆ ವರ್ತಿಸುವ ಬೋಸ್ ಐಸೆನ್ಸ್ಟೈನ್ ಕಂಡೆನ್ಸೇಟ್ (BEC) ಎಂಬ ಐದನೇ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಪರಿವರ್ತನೆಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಎಲ್ಲಾ ತರಂಗಗಳಂತೆ, ಈ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿರುವ ಪರಮಾಣುಗಳು ಹಸ್ತಕ್ಷೇಪದ ವಿದ್ಯಮಾನವನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಪರಮಾಣು ತರಂಗಗಳ ಹಸ್ತಕ್ಷೇಪ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಪ್ರಯೋಗಾಲಯಗಳಲ್ಲಿ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಬಹುದು. ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶದ ಮೈಕ್ರೋಗ್ರಾವಿಟಿ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ ನಿಯೋಜಿಸಲಾದ ಪರಮಾಣು ಇಂಟರ್ಫೆರೋಮೀಟರ್ಗಳು ಅತ್ಯಂತ ನಿಖರವಾದ ಸಂವೇದಕವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ದುರ್ಬಲ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳನ್ನು ಅಳೆಯಲು ಅವಕಾಶವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತವೆ. ಅಂತರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನಿಲ್ದಾಣದಲ್ಲಿ (ISS) ಭೂಮಿಯ ಸುತ್ತ ಸುತ್ತುತ್ತಿರುವ ಮಿನಿ ಫ್ರಿಡ್ಜ್ ಗಾತ್ರದ ಕೋಲ್ಡ್ ಆಯ್ಟಮ್ ಲ್ಯಾಬೊರೇಟರಿ (CAL) ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶದ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಕೋಲ್ಡ್ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಅನಿಲಗಳ ಅಧ್ಯಯನಕ್ಕಾಗಿ ಸಂಶೋಧನಾ ಸೌಲಭ್ಯವಾಗಿದೆ. ಇದನ್ನು ಕೆಲವು ವರ್ಷಗಳ ಹಿಂದೆ ಆಟಮ್ ಇಂಟರ್ಫೆರೋಮೀಟರ್ನೊಂದಿಗೆ ನವೀಕರಿಸಲಾಯಿತು. 13 ಆಗಸ್ಟ್ 2024 ರಂದು ಪ್ರಕಟವಾದ ವರದಿಯ ಪ್ರಕಾರ, ಸಂಶೋಧಕರು ಪಾಥ್ಫೈಂಡರ್ ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನು ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ನಡೆಸಿದ್ದಾರೆ. CAL ಸೌಲಭ್ಯದಲ್ಲಿ ಮೂರು-ಪಲ್ಸ್ ಮ್ಯಾಕ್-ಜೆಹೆಂಡರ್ ಇಂಟರ್ಫೆರೋಮೀಟರ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಅವರು ISS ನ ಕಂಪನಗಳನ್ನು ಅಳೆಯಬಹುದು. ತಕ್ಷಣದ ಸುತ್ತಮುತ್ತಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಲು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶದಲ್ಲಿ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಂವೇದಕವನ್ನು ಬಳಸಿದ್ದು ಇದೇ ಮೊದಲು. ಎರಡನೇ ಪ್ರಯೋಗವು ರಾಮ್ಸೇ ಶಿಯರ್-ವೇವ್ ಇಂಟರ್ಫೆರೊಮೆಟ್ರಿಯ ಬಳಕೆಯನ್ನು ಒಂದೇ ಓಟದಲ್ಲಿ ಮ್ಯಾನಿಫೆಸ್ಟ್ ಹಸ್ತಕ್ಷೇಪ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿತ್ತು. 150 ms ಗಿಂತಲೂ ಹೆಚ್ಚು ಮುಕ್ತ-ವಿಸ್ತರಣೆ ಸಮಯಕ್ಕೆ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಗಮನಿಸಬಹುದಾಗಿದೆ. ಇದು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶದಲ್ಲಿ ಫ್ರೀಫಾಲ್ನಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣುಗಳ ತರಂಗ ಸ್ವಭಾವದ ಸುದೀರ್ಘ ಪ್ರದರ್ಶನವಾಗಿದೆ. ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶದಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣು ಇಂಟರ್ಫೆರೊಮೆಟ್ರಿಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಮೊದಲ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಂವೇದಕದ ಪ್ರದರ್ಶನವಾಗಿ ಸಂಶೋಧನಾ ತಂಡವು ಬ್ರಾಗ್ ಲೇಸರ್ ಫೋಟಾನ್ ಮರುಕಳಿಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಅಳೆಯಿತು. ಈ ಬೆಳವಣಿಗೆಗಳು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿವೆ. ಅತ್ಯಂತ ನಿಖರವಾದ ಸಂವೇದಕಗಳಂತೆ, ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ-ಆಧಾರಿತ ಅಲ್ಟ್ರಾಕೋಲ್ಡ್ ಪರಮಾಣು ಇಂಟರ್ಫೆರೋಮೀಟರ್ಗಳು ಅತ್ಯಂತ ದುರ್ಬಲ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳನ್ನು ಅಳೆಯಬಹುದು ಆದ್ದರಿಂದ ಸಂಶೋಧಕರಿಗೆ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳನ್ನು ಅನ್ವೇಷಿಸಲು ಅವಕಾಶಗಳನ್ನು ನೀಡುತ್ತವೆ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಡಾರ್ಕ್ ಮ್ಯಾಟರ್ ಮತ್ತು ಡಾರ್ಕ್ ಎನರ್ಜಿ, ಮ್ಯಾಟರ್-ಆಂಟಿ-ಮ್ಯಾಟರ್ ಅಸಿಮ್ಮೆಟ್ರಿ, ಇತರ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳೊಂದಿಗೆ ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯ ಏಕೀಕರಣ) ಸಾಮಾನ್ಯ ಸಾಪೇಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ಕಣ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ಪ್ರಮಾಣಿತ ಮಾದರಿಯು ಬ್ರಹ್ಮಾಂಡದ ಬಗ್ಗೆ ನಮ್ಮ ತಿಳುವಳಿಕೆಯಲ್ಲಿನ ಅಂತರವನ್ನು ವಿವರಿಸಲು ಮತ್ತು ತುಂಬಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ.
ಅಲೆಗಳು ಹಸ್ತಕ್ಷೇಪದ ವಿದ್ಯಮಾನವನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ, ಅಂದರೆ, ಎರಡು ಅಥವಾ ಹೆಚ್ಚು ಸುಸಂಬದ್ಧ ಅಲೆಗಳು ಒಟ್ಟುಗೂಡಿಸಿ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ತರಂಗವನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತವೆ, ಇದು ಸಂಯೋಜಿತ ಅಲೆಗಳ ಹಂತಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಥವಾ ಕಡಿಮೆ ವೈಶಾಲ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಬೆಳಕಿನ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ನಾವು ಗಾಢ ಮತ್ತು ಬೆಳಕಿನ ಅಂಚುಗಳ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಅಲೆಗಳನ್ನು ನೋಡುತ್ತೇವೆ.
ಇಂಟರ್ಫೆರೊಮೆಟ್ರಿ ಎನ್ನುವುದು ಹಸ್ತಕ್ಷೇಪದ ವಿದ್ಯಮಾನವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಅಳೆಯುವ ವಿಧಾನವಾಗಿದೆ. ಇದು ಘಟನೆಯ ತರಂಗವನ್ನು ಎರಡು ಕಿರಣಗಳಾಗಿ ವಿಭಜಿಸುವುದನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ, ಅದು ವಿಭಿನ್ನ ಮಾರ್ಗಗಳಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಹಸ್ತಕ್ಷೇಪ ಮಾದರಿ ಅಥವಾ ಅಂಚುಗಳನ್ನು (ಬೆಳಕಿನ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ) ರೂಪಿಸಲು ಸಂಯೋಜಿಸುತ್ತದೆ. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಉಂಟಾಗುವ ಹಸ್ತಕ್ಷೇಪ ಮಾದರಿಯು ಕಿರಣಗಳ ಪ್ರಯಾಣದ ಮಾರ್ಗಗಳ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗಳಿಗೆ ಸಂವೇದನಾಶೀಲವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಪ್ರಯಾಣದ ಹಾದಿಯಲ್ಲಿನ ಯಾವುದೇ ಬದಲಾವಣೆ ಅಥವಾ ತರಂಗಾಂತರಕ್ಕೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ ಯಾವುದೇ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ಬದಲಾವಣೆಯು ಹಸ್ತಕ್ಷೇಪದ ಮಾದರಿಯನ್ನು ಪ್ರಭಾವಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಮಾಪನಗಳಿಗೆ ಬಳಸಬಹುದು.
ಡಿ ಬ್ರೋಗ್ಲಿ ಅಲೆ ಅಥವಾ ಮ್ಯಾಟರ್ ತರಂಗ
ವಸ್ತುವು ದ್ವಂದ್ವ ಸ್ವಭಾವವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ; ಇದು ಕಣ ಮತ್ತು ತರಂಗ ಎರಡೂ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿದೆ. ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಚಲಿಸುವ ಕಣ ಅಥವಾ ವಸ್ತುವು ಡಿ ಬ್ರೋಗ್ಲಿ ಸಮೀಕರಣದಿಂದ ನೀಡಲಾದ ತರಂಗ ಲಕ್ಷಣವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ
λ = h/mv = h/p = h/√3mKT
ಇಲ್ಲಿ λ ತರಂಗಾಂತರ, h ಎಂಬುದು ಪ್ಲ್ಯಾಂಕ್ನ ಸ್ಥಿರಾಂಕ, m ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ, v ಎಂಬುದು ಕಣದ ವೇಗ, p ಆವೇಗ, K ಎಂಬುದು ಬೋಲ್ಟ್ಜ್ಮನ್ ಸ್ಥಿರ ಮತ್ತು T ಕೆಲ್ವಿನ್ನಲ್ಲಿ ತಾಪಮಾನ.
ಥರ್ಮಲ್ ಡಿ ಬ್ರೋಗ್ಲೀ ತರಂಗಾಂತರವು ಕೆಲ್ವಿನ್ನಲ್ಲಿ ತಾಪಮಾನದ ವರ್ಗಮೂಲಕ್ಕೆ ವಿಲೋಮ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ ಅಂದರೆ λ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ.
ಅಲ್ಟ್ರಾ ಕೋಲ್ಡ್ ಪರಮಾಣು ತರಂಗಗಳ ಅಧ್ಯಯನ
ಒಂದು ವಿಶಿಷ್ಟ ಪರಮಾಣುವಿಗೆ, ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ ಡಿ ಬ್ರೋಗ್ಲೀ ತರಂಗಾಂತರವು ಆಂಗ್ಸ್ಟ್ರಾಮ್ನ ಕ್ರಮದಲ್ಲಿದೆ (10-10 ಮೀ) ಅಂದರೆ. 0.1 ನ್ಯಾನೋಮೀಟರ್ (1 nm=10-9 ಮೀ). ನೀಡಿರುವ ತರಂಗಾಂತರದ ವಿಕಿರಣವು ಅದೇ ಗಾತ್ರದ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿ ವಿವರಗಳನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಬಹುದು. ಬೆಳಕು ಅದರ ತರಂಗಾಂತರಕ್ಕಿಂತ ಚಿಕ್ಕದಾದ ವಿವರಗಳನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ ಆದ್ದರಿಂದ ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ ಒಂದು ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ ಪರಮಾಣು ಸುಮಾರು 400 nm ನಿಂದ 700 nm ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿ ತರಂಗಾಂತರವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಗೋಚರ ಬೆಳಕನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಚಿತ್ರಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಅದರ ಆಂಗ್ಸ್ಟ್ರೋಮ್ ಶ್ರೇಣಿಯ ತರಂಗಾಂತರದ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ ಎಕ್ಸ್-ಕಿರಣಗಳು ಮಾಡಬಹುದು ಆದರೆ ಅದರ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯು ಅದು ವೀಕ್ಷಿಸಬೇಕಾದ ಪರಮಾಣುಗಳನ್ನು ನಾಶಪಡಿಸುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಪರಮಾಣುವಿನ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವುದರಲ್ಲಿ ಪರಿಹಾರವಿದೆ (10 ಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ-6 ಕೆಲ್ವಿನ್) ಆದ್ದರಿಂದ ಪರಮಾಣುಗಳ ಡಿ ಬ್ರೋಗ್ಲಿ ತರಂಗಾಂತರಗಳು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಗೋಚರ ಬೆಳಕಿನ ತರಂಗಾಂತರಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಬಹುದು. ಅಲ್ಟ್ರಾಕೋಲ್ಡ್ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ, ಪರಮಾಣುಗಳ ತರಂಗ ಸ್ವಭಾವವು ಅಳೆಯಬಹುದಾದ ಮತ್ತು ಇಂಟರ್ಫೆರೊಮೆಟ್ರಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ.
ನ್ಯಾನೊಕೆಲ್ವಿನ್ ಶ್ರೇಣಿಯಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣುಗಳ ಉಷ್ಣತೆಯು ಮತ್ತಷ್ಟು ಕಡಿಮೆಯಾದಂತೆ (10-9 ಕೆಲ್ವಿನ್) ಸುಮಾರು 400 nK ವರೆಗೆ, ಪರಮಾಣು ಬೋಸಾನ್ಗಳು ಬೋಸ್-ಐನ್ಸ್ಟೈನ್ ಕಂಡೆನ್ಸೇಟ್ (BCE) ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ಐದನೇ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಪರಿವರ್ತನೆಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಅಂತಹ ಅತಿ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಸಂಪೂರ್ಣ ಶೂನ್ಯದ ಸಮೀಪದಲ್ಲಿ ಕಣಗಳ ಉಷ್ಣ ಚಲನೆಗಳು ತೀರಾ ಅತ್ಯಲ್ಪವಾದಾಗ, ಪರಮಾಣುಗಳು ಒಂದು ದೊಡ್ಡ ಘಟಕವಾಗಿ ಒಗ್ಗೂಡುತ್ತವೆ, ಅದು ದೊಡ್ಡ ಪ್ಯಾಕೆಟ್ನಲ್ಲಿ ಅಲೆಯಂತೆ ವರ್ತಿಸುತ್ತದೆ. ಪರಮಾಣುಗಳ ಈ ಸ್ಥಿತಿಯು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ಮ್ಯಾಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಕ್ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು ಸಂಶೋಧಕರಿಗೆ ಅವಕಾಶವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. ಮೊದಲ ಪರಮಾಣು BCE ಅನ್ನು 1995 ರಲ್ಲಿ ರುಬಿಡಿಯಮ್ ಪರಮಾಣುಗಳ ಅನಿಲದಲ್ಲಿ ರಚಿಸಲಾಯಿತು. ಅಂದಿನಿಂದ, ಈ ಪ್ರದೇಶವು ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ಅನೇಕ ಸುಧಾರಣೆಗಳನ್ನು ಕಂಡಿದೆ. ದಿ ಆಣ್ವಿಕ BEC NaCs ಅಣುಗಳನ್ನು ಇತ್ತೀಚೆಗೆ 5 nanoKelvin (nK) ನ ಅಲ್ಟ್ರಾಕೋಲ್ಡ್ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ರಚಿಸಲಾಗಿದೆ.
ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕಲ್ ಸಂಶೋಧನೆಗೆ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶದಲ್ಲಿನ ಮೈಕ್ರೋಗ್ರಾವಿಟಿ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳು ಉತ್ತಮವಾಗಿದೆ
ಭೂ-ಆಧಾರಿತ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯಗಳಲ್ಲಿನ ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ತಂಪಾಗಿಸಲು ಪರಮಾಣುಗಳನ್ನು ಹಿಡಿದಿಡಲು ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಕ್ ಟ್ರ್ಯಾಪ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯು ಭೂಮಿಯ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯಗಳಲ್ಲಿ BEC ಗಳೊಂದಿಗಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ಸಮಯವನ್ನು ಮಿತಿಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ಆಧಾರಿತ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯಗಳ ಮೈಕ್ರೋಗ್ರಾವಿಟಿ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ BEC ಗಳ ರಚನೆಯು ಈ ಮಿತಿಗಳನ್ನು ಮೀರಿಸುತ್ತದೆ. ಮೈಕ್ರೋಗ್ರಾವಿಟಿ ಪರಿಸರವು ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ಸಮಯವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅನ್ವಯಿಕ ಕ್ಷೇತ್ರದಿಂದ ಅಡಚಣೆಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕಲ್ ಸಂಶೋಧನೆಗೆ ಉತ್ತಮ ಬೆಂಬಲ ನೀಡುತ್ತದೆ. BCE ಗಳು ಈಗ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶದಲ್ಲಿ ಮೈಕ್ರೋಗ್ರಾವಿಟಿ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ವಾಡಿಕೆಯಂತೆ ರೂಪುಗೊಂಡಿವೆ.
ಅಂತರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನಿಲ್ದಾಣದಲ್ಲಿ (ISS) ಶೀತಲ ಆಟಮ್ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯ (CAL)
ಕೋಲ್ಡ್ ಆಯ್ಟಮ್ ಲ್ಯಾಬೋರೇಟರಿ (CAL) ಅಂತರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನಿಲ್ದಾಣ (ISS) ನಲ್ಲಿ ನೆಲೆಗೊಂಡಿರುವ ಬಹು-ಬಳಕೆದಾರ ಸಂಶೋಧನಾ ಸೌಲಭ್ಯವಾಗಿದ್ದು, ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶದ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಕೋಲ್ಡ್ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಅನಿಲಗಳ ಅಧ್ಯಯನಕ್ಕಾಗಿ. ಜೆಟ್ ಪ್ರೊಪಲ್ಷನ್ ಲ್ಯಾಬೊರೇಟರಿಯಲ್ಲಿನ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆ ಕೇಂದ್ರದಿಂದ CAL ಅನ್ನು ದೂರದಿಂದಲೇ ನಿರ್ವಹಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಈ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ-ಆಧಾರಿತ ಸೌಲಭ್ಯದಲ್ಲಿ, 10 ಸೆಕೆಂಡ್ಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ವೀಕ್ಷಣೆ ಸಮಯಗಳನ್ನು ಹೊಂದಲು ಸಾಧ್ಯವಿದೆ ಮತ್ತು ಅಲ್ಟ್ರಾಕೋಲ್ಡ್ ತಾಪಮಾನವು 100 ಪಿಕೊಕೆಲ್ವಿನ್ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಇರುತ್ತದೆ (1 pK= 10-12 ಕೆಲ್ವಿನ್) ಕ್ವಾಂಟಮ್ ವಿದ್ಯಮಾನಗಳ ಅಧ್ಯಯನಕ್ಕಾಗಿ.
ಕೋಲ್ಡ್ ಆಟಮ್ ಲ್ಯಾಬ್ ಅನ್ನು 21 ಮೇ 2018 ರಂದು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಮೇ 2018 ರ ಕೊನೆಯಲ್ಲಿ ISS ನಲ್ಲಿ ಸ್ಥಾಪಿಸಲಾಯಿತು. ಜುಲೈ 2018 ರಲ್ಲಿ ಈ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ-ಆಧಾರಿತ ಸೌಲಭ್ಯದಲ್ಲಿ ಬೋಸ್-ಐನ್ಸ್ಟೈನ್ ಕಂಡೆನ್ಸೇಟ್ (BEC) ಅನ್ನು ರಚಿಸಲಾಗಿದೆ. ಇದು ಮೊದಲ ಬಾರಿಗೆ; ಭೂಮಿಯ ಕಕ್ಷೆಯಲ್ಲಿ ವಸ್ತುವಿನ ಐದನೇ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ರಚಿಸಲಾಗಿದೆ. ನಂತರ, ಅಲ್ಟ್ರಾಕೋಲ್ಡ್ ಪರಮಾಣು ಇಂಟರ್ಫೆರೋಮೀಟರ್ಗಳ ನಿಯೋಜನೆಯ ನಂತರ ಸೌಲಭ್ಯವನ್ನು ನವೀಕರಿಸಲಾಯಿತು.
ಇತ್ತೀಚಿನ ವರ್ಷಗಳಲ್ಲಿ CAL ಅನೇಕ ಮೈಲಿಗಲ್ಲುಗಳನ್ನು ಸಾಧಿಸಿದೆ. 2020 ರಲ್ಲಿ ರೂಬಿಡಿಯಮ್ ಬೋಸ್-ಐನ್ಸ್ಟೈನ್ ಕಂಡೆನ್ಸೇಟ್ಗಳನ್ನು (BECs) ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶದಲ್ಲಿ ಉತ್ಪಾದಿಸಲಾಯಿತು. ಶೀತ-ಪರಮಾಣು ಪ್ರಯೋಗಕ್ಕೆ ಮೈಕ್ರೋಗ್ರಾವಿಟಿ ಪರಿಸರವು ಅನುಕೂಲಕರವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಸಹ ಪ್ರದರ್ಶಿಸಲಾಯಿತು.
ಕಳೆದ ವರ್ಷ, 2023 ರಲ್ಲಿ, ಸಂಶೋಧಕರು ದ್ವಿ-ಜಾತಿ BEC ಅನ್ನು ರಚಿಸಿದರು 87Rb ಮತ್ತು 41K ಮತ್ತು ಕೋಲ್ಡ್ ಆಟಮ್ ಲ್ಯಾಬೋರೇಟರಿ ಸೌಲಭ್ಯದಲ್ಲಿ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶದಲ್ಲಿ ಮೊದಲ ಬಾರಿಗೆ ಎರಡು ಪರಮಾಣು ಜಾತಿಗಳೊಂದಿಗೆ ಏಕಕಾಲಿಕ ಪರಮಾಣು ಇಂಟರ್ಫೆರೋಮೆಟ್ರಿಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿದರು. ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶದಲ್ಲಿ ಮುಕ್ತ ಪತನದ (UFF) ಸಾರ್ವತ್ರಿಕತೆಯ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಪರೀಕ್ಷೆಗಳಿಗೆ ಈ ಸಾಧನೆಗಳು ಮುಖ್ಯವಾದವು.
ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ಆಧಾರಿತ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳಲ್ಲಿ ಇತ್ತೀಚಿನ ಪ್ರಗತಿ
13 ಆಗಸ್ಟ್ 2024 ರಂದು ಪ್ರಕಟವಾದ ವರದಿಯ ಪ್ರಕಾರ, ಸಂಶೋಧಕರು ಕೆಲಸ ಮಾಡಿದ್ದಾರೆ 87CAL ಪರಮಾಣು ಇಂಟರ್ಫೆರೋಮೀಟರ್ನಲ್ಲಿರುವ Rb ಪರಮಾಣುಗಳು ಮತ್ತು ಮೂರು ಮಾರ್ಗಶೋಧಕ ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನು ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ನಡೆಸಿವೆ. CAL ಸೌಲಭ್ಯದಲ್ಲಿ ಮೂರು-ಪಲ್ಸ್ ಮ್ಯಾಕ್-ಜೆಹೆಂಡರ್ ಇಂಟರ್ಫೆರೋಮೀಟರ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಅವರು ISS ನ ಕಂಪನಗಳನ್ನು ಅಳೆಯಬಹುದು. ತಕ್ಷಣದ ಸುತ್ತಮುತ್ತಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಲು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶದಲ್ಲಿ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಂವೇದಕವನ್ನು ಬಳಸಿದ್ದು ಇದೇ ಮೊದಲು. ಎರಡನೇ ಪ್ರಯೋಗವು ರಾಮ್ಸೇ ಶಿಯರ್-ವೇವ್ ಇಂಟರ್ಫೆರೊಮೆಟ್ರಿಯ ಬಳಕೆಯನ್ನು ಒಂದೇ ಓಟದಲ್ಲಿ ಮ್ಯಾನಿಫೆಸ್ಟ್ ಹಸ್ತಕ್ಷೇಪ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿತ್ತು. 150 ms ಗಿಂತಲೂ ಹೆಚ್ಚು ಮುಕ್ತ-ವಿಸ್ತರಣೆ ಸಮಯಕ್ಕೆ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಗಮನಿಸಬಹುದಾಗಿದೆ. ಇದು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶದಲ್ಲಿ ಫ್ರೀಫಾಲ್ನಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣುಗಳ ತರಂಗ ಸ್ವಭಾವದ ಸುದೀರ್ಘ ಪ್ರದರ್ಶನವಾಗಿದೆ. ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶದಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣು ಇಂಟರ್ಫೆರೊಮೆಟ್ರಿಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಮೊದಲ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಂವೇದಕದ ಪ್ರದರ್ಶನವಾಗಿ ಸಂಶೋಧನಾ ತಂಡವು ಬ್ರಾಗ್ ಲೇಸರ್ ಫೋಟಾನ್ ಮರುಕಳಿಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಅಳೆಯಿತು.
ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶದಲ್ಲಿ ನಿಯೋಜಿಸಲಾದ ಅಲ್ಟ್ರಾಕೋಲ್ಡ್ ಪರಮಾಣು ಇಂಟರ್ಫೆರೋಮೀಟರ್ಗಳ ಮಹತ್ವ
ಪರಮಾಣು ಇಂಟರ್ಫೆರೋಮೀಟರ್ಗಳು ಪರಮಾಣುಗಳ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸ್ವಭಾವವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ವೇಗವರ್ಧನೆ ಅಥವಾ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗಳಿಗೆ ಅತ್ಯಂತ ಸೂಕ್ಷ್ಮವಾಗಿರುತ್ತವೆ ಆದ್ದರಿಂದ ಹೆಚ್ಚಿನ ನಿಖರ ಸಾಧನಗಳಾಗಿ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. ಭೂ-ಆಧಾರಿತ ಪರಮಾಣು ಇಂಟರ್ಫೆರೋಮೀಟರ್ಗಳನ್ನು ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು ಮತ್ತು ಮುಂದುವರಿದ ನ್ಯಾವಿಗೇಷನ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ-ಆಧಾರಿತ ಪರಮಾಣು ಇಂಟರ್ಫೆರೋಮೀಟರ್ಗಳು ನಿರಂತರ ಮೈಕ್ರೊಗ್ರಾವಿಟಿ ಪರಿಸರದ ಪ್ರಯೋಜನಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ, ಇದು ಕ್ಷೇತ್ರಗಳ ಕಡಿಮೆ ಪ್ರಭಾವದೊಂದಿಗೆ ಮುಕ್ತ ಪತನದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ. ಇದು ಬೋಸ್-ಐನ್ಸ್ಟೈನ್ ಕಂಡೆನ್ಸೇಟ್ಗಳು (BEC ಗಳು) ಪಿಕೊಕೆಲ್ವಿನ್ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿ ತಂಪಾದ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ತಲುಪಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ದೀರ್ಘಾವಧಿಯವರೆಗೆ ಇರುತ್ತದೆ. ನಿವ್ವಳ ಪರಿಣಾಮವು ವಿಸ್ತೃತ ವೀಕ್ಷಣಾ ಸಮಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಆದ್ದರಿಂದ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು ಉತ್ತಮ ಅವಕಾಶ. ಇದು ಅಲ್ಟ್ರಾಕೋಲ್ಡ್ ಪರಮಾಣು ಇಂಟರ್ಫೆರೋಮೀಟರ್ಗಳನ್ನು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶಕ್ಕೆ ಹೆಚ್ಚಿನ-ನಿಖರ ಮಾಪನ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಗಳೊಂದಿಗೆ ನಿಯೋಜಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳನ್ನು ಸೂಪರ್-ಸೆನ್ಸರ್ಗಳನ್ನಾಗಿ ಮಾಡುತ್ತದೆ.
ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶದಲ್ಲಿ ನಿಯೋಜಿಸಲಾದ ಅಲ್ಟ್ರಾಕೋಲ್ಡ್ ಪರಮಾಣು ಇಂಟರ್ಫೆರೋಮೀಟರ್ಗಳು ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯಲ್ಲಿನ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಬಹುದು, ಇದು ಸಾಂದ್ರತೆಯ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಇದು ಗ್ರಹಗಳ ಸಂಯೋಜನೆ ಮತ್ತು ಯಾವುದೇ ಸಾಮೂಹಿಕ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ.
ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯ ಹೆಚ್ಚಿನ ನಿಖರ ಮಾಪನವು ಡಾರ್ಕ್ ಮ್ಯಾಟರ್ ಮತ್ತು ಡಾರ್ಕ್ ಎನರ್ಜಿಯನ್ನು ಚೆನ್ನಾಗಿ ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸಾಮಾನ್ಯ ಸಾಪೇಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ಸ್ಟ್ಯಾಂಡರ್ಡ್ ಮಾಡೆಲ್ ಅನ್ನು ಮೀರಿದ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಶಕ್ತಿಗಳ ಪರಿಶೋಧನೆಯಲ್ಲಿ ವೀಕ್ಷಿಸಬಹುದಾದ ಬ್ರಹ್ಮಾಂಡವನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ.
ಸಾಮಾನ್ಯ ಸಾಪೇಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ಪ್ರಮಾಣಿತ ಮಾದರಿಯು ಗಮನಿಸಬಹುದಾದ ವಿಶ್ವವನ್ನು ವಿವರಿಸುವ ಎರಡು ಸಿದ್ಧಾಂತಗಳಾಗಿವೆ. ಕಣ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ಪ್ರಮಾಣಿತ ಮಾದರಿಯು ಮೂಲತಃ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕ್ಷೇತ್ರ ಸಿದ್ಧಾಂತವಾಗಿದೆ. ಇದು ಬ್ರಹ್ಮಾಂಡದ 5% ಅನ್ನು ಮಾತ್ರ ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ, ಉಳಿದ 95% ಡಾರ್ಕ್ ರೂಪಗಳಲ್ಲಿದೆ (ಡಾರ್ಕ್ ಮ್ಯಾಟರ್ ಮತ್ತು ಡಾರ್ಕ್ ಎನರ್ಜಿ) ನಮಗೆ ಅರ್ಥವಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಸ್ಟ್ಯಾಂಡರ್ಡ್ ಮಾಡೆಲ್ ಡಾರ್ಕ್ ಮ್ಯಾಟರ್ ಮತ್ತು ಡಾರ್ಕ್ ಎನರ್ಜಿಯನ್ನು ವಿವರಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ. ಇದು ಮ್ಯಾಟರ್-ಆಂಟಿಮ್ಯಾಟರ್ ಅಸಿಮ್ಮೆಟ್ರಿಯನ್ನು ವಿವರಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ. ಅಂತೆಯೇ, ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯನ್ನು ಇನ್ನೂ ಇತರ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳೊಂದಿಗೆ ಏಕೀಕರಿಸಲಾಗಲಿಲ್ಲ. ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಿದ್ಧಾಂತಗಳು ಮತ್ತು ಮಾದರಿಗಳಿಂದ ಬ್ರಹ್ಮಾಂಡದ ವಾಸ್ತವತೆಯನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ವಿವರಿಸಲಾಗಿಲ್ಲ. ದೈತ್ಯ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು ಮತ್ತು ವೀಕ್ಷಣಾಲಯಗಳು ಪ್ರಕೃತಿಯ ಈ ಹೆಚ್ಚಿನ ರಹಸ್ಯಗಳ ಮೇಲೆ ಬೆಳಕು ಚೆಲ್ಲಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಅತ್ಯಂತ ನಿಖರವಾದ ಸಂವೇದಕಗಳಂತೆ, ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ-ಆಧಾರಿತ ಅಲ್ಟ್ರಾಕೋಲ್ಡ್ ಪರಮಾಣು ಇಂಟರ್ಫೆರೋಮೀಟರ್ಗಳು ಬ್ರಹ್ಮಾಂಡದ ನಮ್ಮ ತಿಳುವಳಿಕೆಯಲ್ಲಿನ ಅಂತರವನ್ನು ತುಂಬಲು ಈ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳನ್ನು ಅನ್ವೇಷಿಸಲು ಸಂಶೋಧಕರಿಗೆ ಅವಕಾಶಗಳನ್ನು ನೀಡುತ್ತವೆ.
***
ಉಲ್ಲೇಖಗಳು:
- ಮೇಸ್ಟ್ರೆ, ಪಿಯರ್ 1997. ಪರಮಾಣುಗಳು ಅಲೆಗಳಾಗುವಾಗ. ನಲ್ಲಿ ಲಭ್ಯವಿದೆ https://wp.optics.arizona.edu/pmeystre/wp-content/uploads/sites/34/2016/03/when-atoms.pdf
- ನಾಸಾ ಕೋಲ್ಡ್ ಆಟಮ್ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯ - ಯೂನಿವರ್ಸ್ ಮಿಷನ್ಸ್. ನಲ್ಲಿ ಲಭ್ಯವಿದೆ https://www.jpl.nasa.gov/missions/cold-atom-laboratory-cal & https://coldatomlab.jpl.nasa.gov/
- ಅವೆಲಿನ್, ಡಿಸಿ, ಮತ್ತು ಇತರರು. ಭೂಮಿಯ-ಕಕ್ಷೆಯ ಸಂಶೋಧನಾ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯದಲ್ಲಿ ಬೋಸ್-ಐನ್ಸ್ಟೈನ್ ಕಂಡೆನ್ಸೇಟ್ಗಳ ವೀಕ್ಷಣೆ. ನೇಚರ್ 582, 193–197 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2346-1
- ಎಲಿಯಟ್, ಇಆರ್, ಅವೆಲೈನ್, ಡಿಸಿ, ಬಿಗೆಲೋ, ಎನ್ಪಿ ಮತ್ತು ಇತರರು. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಅನಿಲ ಮಿಶ್ರಣಗಳು ಮತ್ತು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶದಲ್ಲಿ ಎರಡು ಜಾತಿಗಳ ಪರಮಾಣು ಇಂಟರ್ಫೆರೊಮೆಟ್ರಿ. ನೇಚರ್ 623, 502–508 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06645-w
- ವಿಲಿಯಮ್ಸ್, ಜೆಆರ್, ಇತರರು 2024. ಅಂತರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನಿಲ್ದಾಣದಲ್ಲಿರುವ ಕೋಲ್ಡ್ ಆಟಮ್ ಲ್ಯಾಬ್ನಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣು ಇಂಟರ್ಫೆರೋಮೆಟ್ರಿಯೊಂದಿಗೆ ಪಾತ್ಫೈಂಡರ್ ಪ್ರಯೋಗಗಳು. Nat Commun 15, 6414. ಪ್ರಕಟಿತ: 13 ಆಗಸ್ಟ್ 2024. DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-024-50585-6 . ಪ್ರಿಪ್ರಿಂಟ್ ಆವೃತ್ತಿ https://arxiv.org/html/2402.14685v1
- ನಾಸಾ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶದಲ್ಲಿ ಮೊದಲ ಬಾರಿಗೆ 'ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಕೂಲ್' ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಂವೇದಕವನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿದೆ. 13 ಆಗಸ್ಟ್ 2024 ರಂದು ಪ್ರಕಟಿಸಲಾಗಿದೆ. ಇಲ್ಲಿ ಲಭ್ಯವಿದೆ https://www.jpl.nasa.gov/news/nasa-demonstrates-ultra-cool-quantum-sensor-for-first-time-in-space
***