کیہ اک خلیہ سچ مچ کئی درجے گرم ہو سکدا اے؟

مقالے موجب، اک اکلے جیوندے خلیے دے اندر درجہ حرارت ناپنا صرف تقریباً پندراں ورھیاں توں ممکن ہویا اے۔ ایہدے نال اک بُجھارت پیدا ہوئی اے۔ ودھدے ہوئے کم دا اک ڈھیر خلیاں دے اندر اپنے ماحول توں تقریباً 1 توں 10 کیلون ودھ درجہ حرارت دسدا اے؛ حوالہ دتی گئی اک تحقیق دا سرلیکھ اے “Mitochondria are physiologically maintained at close to 50 °C” (مائٹوکونڈریا جسمانی طور تے 50 °C دے نیڑے رکھے جاندے نیں)۔ پر اوہ اندازے جیہڑے ایس گل اُتے ٹکے نیں کہ خلیہ سچ مچ کِنّی گرمی بناندا اے، تے عام گرمی دی ترسیل اُتے، اک درجے دے ہزارویں حصے توں گھٹ فرق دسدے نیں۔

جانیاں پچھانیاں ناپ دیاں غلطیاں سوکھیاں نئیں دسدیاں کہ جسمانی تے کیمیائی طور تے وکھرے کئی نینو تھرمامیٹر اکو جیہے نتیجے کیوں دیندے نیں۔ نکے پیمانیاں اُتے گرمی دی ترسیل وچ سدھاراں ہلے وی ایڈیاں نکیاں نیں کہ کئی وڈیائی دے درجیاں دی وِتھ نوں بند نئیں کر سکدیاں۔

سرچشمے نوں نئیں، تھرمامیٹر نوں ویکھو

بُجھارت حل کرن دیاں بہتیاں کوششاں گرمی دے سرچشمے اُتے دھیان دیندیاں نیں: اک مائٹوکونڈریون دا ناپ، شکل، بناوٹ تے سینسر توں دُوری، جنہاں سب نوں پکا کرنا اوکھا اے۔ تاراس پلاخوتنک (کوئنزلینڈ یونیورسٹی) مسئلے نوں پلٹ دیندا اے۔

گرمی دا اک مثالی نقطہ سرچشمہ، نظریے وچ، بے انت درجہ حرارت تک اپڑ جاندا۔ پر کوئی اصلی تھرمامیٹر اک نقطہ نئیں ناپدا: اوہدا اک محدود تھرمامیٹری حجم ہوندا اے، تے جو اوہ دسدا اے اوہ ایس حجم اُتے اوسط اے۔ اوہ دسدا اے کہ سینسر عام طور تے حیاتیاتی سرچشمے توں کِتے ودھ چنگی طرحاں جانیا ہوندا اے۔

ایس لئی اوہ پچھدا اے: اجیہے علاقے دے اندر کِتے وی رکھیا، جیہڑا جانی ہوئی کُل گرمی بناندا اے، اک دتے حجم دا سینسر ٹِکی حالت وچ زیادہ توں زیادہ کِنّا گرم ہو سکدا اے؟

تِن جُزاں والی حد

صرف فوریئر دے گرمی دی ترسیل دے قانون تے جیومیٹری تے تجزیے دیاں دو پرانیاں نابرابریاں ورت کے، اوہ اک زیادہ توں زیادہ درجہ حرارت والا مسئلہ کڈھدا اے:

⟨T⟩ − T_ref ≤ 9 Q / (2 (36π)^(2/3) κ V^(1/3))

جتھے Q پیدا ہوئی کُل حرارتی طاقت اے، κ حرارتی ترسیل پذیری دی اک تھلویں حد، تے V سینسر دا حجم۔ ہور کجھ وی ایہدے وچ نئیں آندا: نہ ایہہ کہ گرمی کتھوں آندی اے، نہ ایہہ کیویں ونڈی ہوئی اے، نہ ایہہ کہ سینسر کِنّا دُور اے۔

اک عام پالے ہوئے تھنی جانور دے خلیے لئی، مقالہ 50 پیکو واٹ دی خالص گرمی دی پیداوار، 0.1 واٹ فی میٹر فی کیلون دی ترسیل پذیری، جیہڑی خلیاں لئی دسیاں قیمتاں دے تھلویں سرے اُتے اے، تے 10⁻²² مکعب میٹر دا سینسر لیندا اے، لگ بھگ 60 نینو میٹر پار دا اک گولا۔ زیادہ توں زیادہ ممکن گرمائش: تقریباً 2 ملی کیلون۔

حد تِکھی اے: ایہہ اوس ویلے پوری ہوندی اے جدوں گرمی دا اک گول سرچشمہ اک خول ورگے سینسر وچ لپیٹیا جاوے۔ ایس سب توں موافق ترتیب وچ وی، 1 کیلون دے ودھاؤ لئی گھٹو گھٹ 25 نینو واٹ لوڑیندے نیں، خلیے دی ناپی پیداوار توں پنج سو گُنا ودھ۔ جے گرمی ایہدی تھاں خلیے جِنّے حجم وچ برابر پھیلی ہوندی، تے حد تقریباً 2 مائیکرو کیلون تک ڈِگ جاندی۔

گرمی بنان والے تے گرمی جذب کرن والے ردعمل اک دوجے نوں مُکا دین تے فیر؟ حرارت پیمائی (calorimetry) صرف خالص پیداوار ناپدی اے، جدکہ مسئلہ ساری پیدا ہوئی گرمی گندا اے۔ تد خلیے توں صرف 50 پیکو واٹ نکلدیاں ہویاں 1 کیلون دی پڑھت لئی گھٹو گھٹ 25 نینو واٹ مقامی طور تے چھڈے جانے، تے لگ بھگ اونے ای اوسے خلیے وچ کِتے ہور جذب ہونے لوڑیندے نیں۔

نتیجہ سدھا ورتے جا رہے سینسراں اُتے لاگو ہوندا اے: نینو ہیرے، اَپ کنورژن (upconversion) نینو ذرے، فلوریسنٹ پولیمر ذرے تے کور–شیل کوانٹم ڈاٹس۔

پِچھے رہ جان والا تھرمامیٹر

مسئلہ ایہہ مندا اے کہ سینسر آپ اندروں توازن وچ اے۔ ایہہ کیوں ٹُٹ سکدا اے، ایہہ وکھان لئی لکھاری نے گیس دے دو حوضاں دی نقل (simulation) کیتی، اک گرم تے اک ٹھنڈا، جنہاں نوں اک لچکدار جھلی وکھ کردی سی۔ گیساں چھیتی اک سانجھے درجہ حرارت اُتے اپڑ گئیاں جدکہ جھلی بہت ہولی ڈھلی ہوئی، تے جیویں جیویں جھلی سخت ہوئی وِتھ ودھدی گئی۔ اک نکی شے توازن توں باہر رہ سکدی اے بھاویں اوہدا آلا دوالا ٹِک گیا ہووے، تے توازن والے درجہ حرارتاں نال اک معیاری کیلیبریشن ایہنوں ظاہر نئیں کرے گی۔

گمی ہوئی فزکس کتھے لُکی ہونی چاہیدی اے

مقالہ ایہہ دعویٰ نئیں کردا کہ دسیاں گرم تھاواں ناپ دیاں غلطیاں نیں۔ ایہہ آکھدا اے کہ جے کیلون پیمانے دا اشارا سچ مچ حرارتی اے، تے مسئلے دا گھٹو گھٹ اک مفروضہ ٹُٹنا چاہیدا اے۔ جیہڑے امیدوار ایہہ گنواندا اے: جانچ والے آلے دی آپ پائی ودھ طاقت، لمی عمر والیاں حالتاں وچ کجھ چِر لئی سانبھی توانائی، اجیہا سینسر جیہڑا کدی پورا توازن وچ نئیں آندا، یا سینسر یا اوہدے آلے دوالے وچ کوئی غیر حرارتی تبدیلی جیہڑی درجہ حرارت دی تبدیلی دی نقل کردی اے۔ لکھاری ایس نتیجے اُتے اپڑدا اے کہ ایہناں نوں وکھ کرن لئی اجیہے تجربے لوڑیندے نیں جیہڑے ویکھن کہ تھرمامیٹر آپ کیویں ڈھلا ہوندا اے۔