پانی دا اک اک آئن: ٹھنڈ وچ ہائیڈروجن ڈیوٹیریم نوں ہرا دیندی اے
تاریاں وچکار، اوہناں بدلاں وچ جتھے درجہ حرارت چند کیلون تیکر ڈِگ سکدا اے — مطلق صفر توں چند ڈگری اُتے — کیمیا بہتا کر کے چارج والے تے نیوٹرل مالیکیولاں وچکار تعاملاں اُتے چلدی اے، جنہاں نوں شروع ہون لئی اکثر کسے توانائی دی لوڑ نہیں ہوندی۔ اک مُکھ کھڈاری پانی دا کیٹائن (cation، یعنی مثبت چارج والا پانی دا مالیکیول)، H₂O⁺، اے، جو تاریاں وچکار دی گیس وچ پانی بنن دے راہ اُتے اک وچکارلا پڑاء اے۔ جدوں ایہدا ٹاکرا HD نال ہوندا اے — ہائیڈروجن دا اجیہا مالیکیول جیہدا اک ایٹم ڈیوٹیریم اے، یعنی ہائیڈروجن دی بھاری شکل — تے ایہہ دوواں وچوں کوئی وی ایٹم چُک سکدا اے:
- H لے کے H₃O⁺ بن جائے، تے اک D چھڈ دیوے؛
- D لے کے H₂DO⁺ بن جائے، تے اک H چھڈ دیوے۔
ایہہ کیہڑے پاسے جاندا اے، ایس گل نال طے ہوندا اے کہ خلا وچ ڈیوٹیریم مالیکیولاں وچکار کیویں ونڈیا جاندا اے، یعنی ایہدی “تقسیم” (fractionation)۔ پہلاں دے تجربیاں نے وکھایا سی کہ ایہہ توازن ٹکر دی توانائی اُتے — یعنی تھاں دے درجہ حرارت اُتے — بہت منحصر اے۔
لیباں 350 کیلون اُتے رُک گئیاں
پہلاں دے ناپ 0.03 توں 10 الیکٹران وولٹ تیکر دی ٹکر دی توانائی نوں ڈھکدے سن۔ سب توں نیواں، 0.03 eV، لگ بھگ 350 کیلون والی گیس وچ ٹکر دی عام توانائی اے: ٹھنڈے مالیکیولی بدلاں نالوں کئی درجے (orders of magnitude) ودھ گرم۔ لکھاریاں دا کہنا اے کہ تھلے ول اندازہ لانا خطرناک اے: ٹھنڈ وچ، سرنگ بنانا (tunnelling) ورگے کوانٹم اثرات فیصلہ کن بن سکدے نیں۔ گھٹ درجہ حرارت دا اکو انکڑا جو اوہناں دے علم وچ اے، H₃O⁺ دے حق وچ 57% دے مقابلے 43%، اک اجیہے پھندے توں آیا سی جو 13 کیلون تیکر اپڑ سکدا سی، پر اوس ناپ دا ٹھیک درجہ حرارت کدی نہیں دسیا گیا۔
اک آئن، اک ساتھی
یونیورسٹی آف باسل دے Nanditha Sunil Kumar، Prerna Paliwal، Stefan Willitsch تے اوہناں دے ساتھیاں نے، شیان (چین) دی نارتھ ویسٹ یونیورسٹی (Northwest University) دے Anyang Li، یونیورسٹی آف نیو میکسیکو (امریکہ) دے Hua Guo تے ہوراں نال رَل کے، تعامل نوں اک اک مالیکیول کر کے ویکھن دا طریقہ بنایا۔
اوہناں دا ریڈیو فریکوئنسی آئن پھندا (radiofrequency ion trap) 5.4 کیلون اُتے اے، شعاعاں توں بچاؤ والیاں دو ٹھنڈیاں ڈھالاں دے اندر، لگ بھگ 4 × 10⁻¹⁴ ملی بار دے خلا (vacuum) وچ۔ ہر چکر کیلشیم دے چند درجن آئناں نال شروع ہوندا اے، جنہاں نوں لیزراں نال اینا ٹھنڈا کیتا جاندا اے کہ اوہ جم کے اک ترتیب والا نمونہ بنا لیندے نیں جیہنوں کولمب کرسٹل (Coulomb crystal) آکھدے نیں۔ فیر اک لیزر دی دَھڑک پانی دے بخارات دی اک دھار وچوں اک مالیکیول نوں کرسٹل دے اندر اک اکلے H₂O⁺ آئن وچ بدل دیندی اے۔ کیلشیم آئن لیزراں تھلے چمکدے نیں؛ پانی دا آئن نہیں چمکدا، ایس لئی اک ہنیرے دھبے وانگوں دِسدا اے۔ صرف ٹھنڈے کیلشیم آئناں نال میل جول نال، ایہہ کیلون دے چند ہزارویں حصے تیکر ٹھنڈا ہو جاندا اے۔ فیر ٹیم کیلشیم آئناں نوں باہر کڈھدی اے جدوں تیکر صرف اک جوڑی بچ جائے: اک کیلشیم، اک پانی دا آئن۔
بندوبست (کھبے)، اک کیلشیم آئن تے ہنیرے پانی دے آئن تیکر سنگڑیا کیلشیم کرسٹل (وچکار)، تے تعامل دا پل: کیلشیم آئن دا ہلنا رُک جاندا اے (سجے)۔ — شکل 1، Sunil Kumar تے ساتھی (2026)، arXiv:2610.32904۔
HD گیس، لگ بھگ 97% خالص، ہولی ہولی اندر چھڈی جاندی اے۔ آئن تیکر اپڑن توں پہلاں، ایہدے مالیکیول کئی وار ٹھنڈیاں کندھاں نال ٹکرا کے مُڑدے تے اوہناں نال چمبڑدے نیں، جدوں تیکر اوہ کندھاں دے 5.4 کیلون اُتے ٹک نہ جان۔ ٹکر دی توانائی لگ بھگ ساری دی ساری HD مالیکیولاں دی اپنی حرکت توں آؤندی اے، آئن ایہدے وچ بہت تھوڑا جوڑدا اے: اوسطاً ایہہ 0.6 ملی الیکٹران وولٹ بندی اے (الیکٹران وولٹ اکلے ذرّیاں لئی توانائی دی اک اکائی اے)، جو اُتے دسے 350 کیلون والے پیمانے اُتے ای لگ بھگ 7 کیلون بندی اے۔
پیداوار نوں ہتھ لائے بغیر تولنا
کیویں پتہ لگے کہ کیہڑی پیداوار بنی؟ اوہدے وزن توں۔ آئناں دی جوڑی پھندے دے نال اک اجیہی فریکوئنسی اُتے تھرتھراؤندی اے جو ہنیرے آئن دے وزن اُتے منحصر اے: H₂O⁺ نال 531.9 کلو ہرٹز، H₃O⁺ نال 529.2، H₂DO⁺ نال 526.4۔ ٹیم جوڑی نوں 531.9 kHz اُتے ہلاؤندی اے؛ کیلشیم آئن دی تصویر دھندلی ہو جاندی اے۔ جدوں پانی دا آئن تعامل کردا اے، اوہدا وزن بدل جاندا اے، ہلاؤنا کم کرنا چھڈ دیندا اے تے تصویر صاف ہو جاندی اے۔ دُوجیاں دو فریکوئنسیاں ازما کے پیداوار دا پتہ لگ جاندا اے۔
تعامل عام طور اُتے لگ بھگ 100 سکنٹ بعد ہوندا اے۔ خلا وچ بچی ہوئی ہائیڈروجن وی آئن نوں H₃O⁺ بنا سکدی اے، پر اوسطاً لگ بھگ 4.5 گھنٹیاں بعد ای، ایس لئی گنتی اُتے ایہدا اثر مساں ای پیندا اے۔
271 دے مقابلے 170
16 دناں وچ، ٹیم نے 441 تعامل ریکارڈ کیتے: 271 H₃O⁺ تے 170 H₂DO⁺۔ کیونکہ لگ بھگ 3% گیس عام ہائیڈروجن، H₂، سی، جو صرف H₃O⁺ ای دے سکدی اے، اوہناں نے ایہدا متوقع حصہ گھٹا دتا۔ نتیجہ: 1.50 ± 0.15 دی نسبت، یعنی لگ بھگ 60% H₃O⁺ دے مقابلے 40% H₂DO⁺۔ ٹھنڈ وچ ہائیڈروجن دی منتقلی جت جاندی اے، جیویں ودھ توانائیاں اُتے وی ویکھی گئی سی، بھاویں اوہناں وچوں کجھ نالوں گھٹ زور نال۔
کھبے، 16 دناں وچوں ہر دن گِنیاں گئیاں پیداواراں تے ہر دن دی نسبت۔ سجے، ٹکر دی توانائی دے مقابلے نسبت: نواں ناپ (نیلا چوکور) پہلاں دے تجربیاں (سلیٹی) نالوں کتے نیویں توانائی اُتے تے نویاں نقلاں (لال تکون) دے نال بیٹھدا اے۔ — شکل 2، Sunil Kumar تے ساتھی (2026)، arXiv:2610.32904۔
اک کھوہ وچ پھسیا
نتیجے نوں سمجھن لئی، ٹیم نے ٹکر دیاں کمپیوٹر نقلاں چلائیاں: ہر ٹکر دی توانائی اُتے 20,000 نقلی ٹکراں (راہ، trajectories)، 0.9 ملی الیکٹران وولٹ توں 0.9 الیکٹران وولٹ تیکر۔ پیشین گوئی کیتی نسبت توانائی نال ودھدی اے، لگ بھگ 40 توں 80 ملی الیکٹران وولٹ اُتے سکھر اُتے اپڑدی اے، فیر ڈِگدی اے۔
دو عمل آپس وچ مقابلہ کردے نیں۔ اُچی توانائی اُتے، تعامل سدھا ہوندا اے: ایٹم اک ای تیز لنگھن وچ کھوہ لیا جاندا اے، تے ساتھی اکٹھے ٹکے نہیں رہندے۔ نیویں توانائی اُتے، بہتیاں ٹکراں تعامل توں پہلاں توانائی دے نقشے دی اک ٹوئی وچ — آپسی کشش نال جکڑیاں، جیویں کسے ٹوئی وچ بنٹا — کجھ چر لئی پھس جاندیاں نیں۔ اوتھے، ٹکر دی توانائی عارضی مرکب (complex) دیاں تھرتھراہٹاں وچ کھِلر جاندی اے، تے ہائیڈروجن لئی ترجیح مُک جاندی اے۔ مرکب جناں چر جیؤندا اے، ترجیح اونی ای کمزور: لگ بھگ 10 کیلون اُتے نقلاں وچ، پھسن والیاں ٹکراں وچوں، نسبت سب توں تھوڑے ٹھہراؤ لئی 1.35 توں سب توں لمّے لئی 1.21 تیکر ڈِگ جاندی اے۔
اک کھلا رہ گیا فرق
نقلاں 0.9 ملی الیکٹران وولٹ (لگ بھگ 10 کیلون) اُتے 1.15 دیندیاں نیں؛ تجربہ 1.50 دیندا اے۔ لکھاری ایہنوں کیفی (qualitative) میل آکھدے نیں۔ ایہہ فرق شاید اوہناں کوانٹم اثراں توں آؤندا اے جو نقلاں چھڈ دیندیاں نیں، جیویں ہائیڈروجن دا سرنگ بنانا، یا توانائی دے حساب لائے نقشے دیاں غلطیاں توں۔ ایہہ فرق آپ گیس توں وی آ سکدا اے: لگ بھگ 10 کیلون توں تھلے، H₂ تے HD شاید کندھاں نال تے اوس متحرک کوئلے (activated charcoal) نال، جو بھٹکی گیس نوں کھچ کے کڈھن لئی ورتیا جاندا اے، وکھرے وکھرے طریقے نال چمبڑدے نیں؛ ایہناں درجہ حرارتاں اُتے ایہہ کوئلہ کیویں ورتاؤ کردا اے، پتہ نہیں۔ جے منّے گئے 3% نالوں ودھ H₂ آئن تیکر اپڑدی اے، لکھاری لکھدے نیں، تے 1.50 دی ناپی گئی نسبت اصل نالوں ودھ ہو سکدی اے۔