काठमाडौं ।
अनुसन्धानकर्ताहरूले ७ हजार सोडियम परमाणुबाट बनेको एउटा न्यानोपार्टिकलले तरंगजस्तै व्यवहार गर्न सक्ने देखाएका छन् जसले अहिलेसम्मकै सबैभन्दा ठूलो क्वान्टम सुपरपोजिसनको कीर्तिमान बनाएको छ।
भौतिकशास्त्रीहरूले हजारौँ परमाणुलाई “श्रोडिङ्गरको बिरालो” जस्तै अवस्थामामा राख्न सफल भएका छन्, जसलाई अहिलेसम्म क्वान्टम अवस्थामा देखिएको सबैभन्दा ठूलो वस्तु मानिएको छ।
नयाँ अध्ययनमा अनुसन्धानकर्ताहरूले ७ हजार सोडियम परमाणु भएको न्यानोपार्टिकल एउटै तरंगजस्तो व्यवहार गरेको अवलोकन गरेका छन्। यसले क्वान्टम मेकानिक्सको अनौठो संसारलाई नयाँ सीमासम्म पुर्याएको छ।
यस अनुसन्धानको आधारमा भविष्यमा जैविक अणुहरूलाई पनि क्वान्टम अवस्थामा राख्न सकिने सम्भावना देखिएको छ, जसले तिनका भौतिक गुणहरू बुझ्ने नयाँ बाटो खोल्न सक्छ।
लाइभसाइन्सका अनुसार प्रयोगका क्रममा टोलीले सोडियम न्यानोपार्टिकलको किरण तयार गरेर त्यसलाई साँघुरो चिराबाट पार गर्यो। जनवरी २१ मा ‘नेचर’ जर्नलमा प्रकाशित नतिजाले देखाएअनुसार सोडियम न्यानोपार्टिकलहरू फैलिँदै गएर इन्टरफेरेन्स प्याटर्न बने, जसले तरंग–कण द्वैधता भनिने क्वान्टम व्यवहार देखायो।
यससँगै यी सोडियम न्यानोपार्टिकलहरू सामूहिक रूपमा क्वान्टम सुपरपोजिसनमा देखिएका अहिलेसम्मकै सबैभन्दा ठूलो वस्तु बनेका छन्।
“सामान्यतया मानिसहरूले क्वान्टम मेकानिक्स भन्नासाथ साना कण, जस्तै फोटोन वा इलेक्ट्रोन सम्झन्छन्,” अध्ययनका प्रमुख लेखक तथा भियना विश्वविद्यालयका भौतिकशास्त्री सेबास्टियन पेडालिनोले लाइभ साइन्सलाई भने। “तर क्वान्टम मेकानिक्सले आफैं कुनै सीमा तोकेको छैन। हामी यही कुरा परीक्षण गरिरहेका छौँ।”
क्वान्टम संसारमा कणहरू एउटै समयमा यहाँ पनि र त्यहाँ पनि हुन सक्छन्। यस अनौठो अवस्थालाई क्वान्टम सुपरपोजिसन भनिन्छ।
क्वान्टम भौतिकशास्त्री एरविन श्रोडिङ्गरले यसलाई एउटा बन्द बाकसभित्र बिरालो राखिएको उदाहरणसँग तुलना गरेका थिए, जहाँ रेडियोधर्मी पदार्थ बिग्रिएपछि विष निस्कने व्यवस्था हुन्छ।
यस अवस्थामा बाकस बन्द गरिएपछि बिरालो एकै समयमा जिउँदो र मरेको दुवै अवस्थामा हुन्छ। बाकस खोलेर अवलोकन गरेपछि मात्रै त्यो अवस्था समाप्त हुन्छ र बिरालो जिउँदो वा मरेको भनेर निश्चित हुन्छ।
क्वान्टम तहमा कणहरू पनि यस्तै व्यवहार गर्छन्। अवलोकन नगरिएसम्म तिनीहरू धेरै ठाउँमा एकैचोटि हुन्छन् र तरंग र कण दुवैको जस्तो व्यवहार देखाउँछन्। यसले एउटा प्रश्न उठाउँछ—हामीले दैनिक देख्ने संसार र क्वान्टम संसारबीचको सिमाना कहाँ छ? कुन बिन्दुमा कणले तरंगजस्तो व्यवहार गर्न थाल्छ?
हामी वरिपरि क्वान्टम सुपरपोजिसन नदेखिनुको कारण ‘डिकोहरेन्स’ नामक प्रक्रिया हो। जब क्वान्टम अवस्थामा रहेको वस्तु वातावरणसँग अन्तर्क्रिया गर्छ, त्यसले आफ्नो सुपरपोजिसन गुमाउँछ र एउटै स्थानमा सीमित हुन्छ।
ठूला वस्तुहरू निरन्तर वातावरणसँग सम्पर्कमा रहने भएकाले तिनीहरूले क्वान्टम अवस्था कायम राख्न सक्दैनन्। त्यसैले ठूला कणलाई तरंगजस्तो व्यवहार गराएको देखाउन सबैभन्दा ठूलो चुनौती भनेको तिनीहरूलाई वातावरणबाट अलग राख्नु हो।
नयाँ अध्ययनका लागि पेडालिनो र उनको टोलीले ठूला सोडियम न्यानोपार्टिकललाई क्वान्टम सुपरपोजिसनमा देख्ने प्रयास गरे। यसका लागि केही ग्राम सोडियमलाई न्यानोपार्टिकलको किरणमा रूपान्तरण गरी साँघुरो चिरातर्फ पठाइयो।
यदि सोडियम न्यानोपार्टिकल क्वान्टम सुपरपोजिसनमा भएको भए, चिराबाट निस्किएपछि यो तरंगजस्तो फैलिनुपर्थ्यो र इन्टरफेरेन्स प्याटर्न बन्नुपर्थ्यो। तर यदि यसले डिकोहरेन्स भोगेको भए, साधारण कणजस्तै सिधै पार भएर जान्थ्यो र नतिजा सिधा रेखाजस्तो देखिन्थ्यो।
“दुई वर्षसम्म म सिधा रेखा मात्र हेर्दै थिएँ,” पेडालिनोले भने। “हामी इन्टरफेरेन्स प्याटर्न खोजिरहेका थियौँ, तर सिधा रेखा मात्र देखिन्थ्यो। त्यो नतिजा खासै उपयोगी थिएन।”
अन्ततः डिटेक्टरमा देखिँदै आएको सिधा रेखा फैलियो र स्पष्ट इन्टरफेरेन्स प्याटर्नमा बदलियो जसले सोडियम न्यानोपार्टिकलले कण र तरंग दुवैको व्यवहार गरिरहेको प्रमाण दियो।
“त्यो क्षण अविश्वसनीय थियो,” पेडालिनोले भने। “रात निकै ढलिसकेको थियो, मैले आफ्नो प्रोफेसरलाई फोन गरेँ। उहाँ फेरि प्रयोगशालामा आउनुभयो र हामी बिहान ३ बजेसम्म मापन गरिरह्यौँ, जबसम्म हाम्रो सोडियम सकिएन।”
टोलीले सोडियम न्यानोपार्टिकलको ‘म्याक्रोस्कोपिसिटी’—कुनै क्वान्टम वस्तु कति हदसम्म सामान्य संसारतर्फ जान्छ भन्ने मापन—१५.५ रहेको पत्ता लगायो। यसले अघिल्लो कीर्तिमानलाई धेरै गुणाले पार गरेको लाइभसाइन्सले उल्लेख गरेको छ।
यो खोजले भविष्यमा भाइरस वा प्रोटिनजस्ता जैविक पदार्थलाई पनि क्वान्टम सुपरपोजिसनमा अवलोकन गर्न सकिने बाटो खोलिदिएको छ। यो प्रयोगले क्वान्टम विज्ञानमा ठूलो फड्को मारेको छ र यो अनौठो घटना हाम्रो वास्तविक संसार नजिकै ल्याइदिएको छ।
प्रकाशित: २१ माघ २०८२, बुधबार
