اک ملی گرام دا روٹر، جیہنوں ویکھے جان نے ای ٹکائی رکھیا
پچھلے ویہہ سالاں وچ، فزکس داناں نے مکینیکل شیواں نوں اوہناں دیاں کوانٹم حداں دے نیڑے قابو کرنا سکھیا اے — فیمٹوگرام وزن والے نینو پیمانے دے ریزونیٹراں (resonators) توں لے کے کششی لہراں دے ڈیٹیکٹراں دے کئی کلوگرام دے آئینیاں تیکر۔ پر لگ بھگ سارے اوسیلیٹر (oscillators) نیں: کوئی شے، جیویں سپرنگ، اوہناں نوں وچکار ول واپس کھچدی اے۔ کوانٹم میکانکس دا سب توں سادہ نظام، آزاد ذرہ (free particle)، جیہنوں کوئی شے واپس نہیں کھچدی، اجیہے قابو اگے اڑیا رہیا اے۔ اوہناں نیویاں فریکوئنسیاں اُتے جتھے آزاد حرکت ہوندی اے، رگڑ تے آلے دوالے دا شور سب کجھ ڈبو دیندے نیں۔
فیر وی آزاد کمیتاں ٹھیک اوہ شے نیں جیہدی کئی وڈے سوالاں نوں لوڑ اے: ایہہ پرکھنا کہ کیہ گریوٹی کوانٹم اے، کوانٹم میکانکس وچ تجویز کیتیاں تبدیلیاں دی جانچ کرنا، چھوٹی رینج دیاں نویاں قوتاں (forces) لبھنا۔
شیشے دے دھاگے اُتے اک آئینہ
Institute of Science and Technology Austria دے Umang Mishra، Teodor Strömberg، Onur Hosten تے ساتھیاں نے جانچ والی شے بنائی: فیوزڈ سلیکا (fused silica) دی اک 1 ملی گرام وزنی آئینہ سلاخ، 2 ملی میٹر لمی، جو فیوزڈ سلیکا دے اک ریشے نال لٹکدی اے جو 15 سینٹی میٹر لما تے 1 مائیکرومیٹر موٹا اے، 10⁻¹⁰ ملی بار توں گھٹ دے خلا وچ۔ ٹھیک ٹھیک آکھیے تے، ایہہ اک مروڑی پنڈولم (torsion pendulum) اے جو ہر 15 سکنٹ وچ اک واری اگے پچھے جھولدا اے۔ پر ایتھے اہم ویلے دے پیمانیاں اُتے، یعنی دہاں ملی سکنٹاں اُتے، سلاخ اوس کھچ نوں مسیں ای محسوس کردی اے: اوہ اک آزاد شے وانگ ورتاؤ کردی اے۔
ایہدی علیحدگی (isolation) انتہائی اے۔ ٹیم نے اوہنوں دھکے دین والے بے ترتیب مروڑ (torques) ناپے تے اوس توں ودھ کوئی شور نہیں لبھیا جو صرف 7 نینوہرٹز دی ڈیمپنگ شرح پیدا کرے گی۔ ایکسلرومیٹر (accelerometer) دے طور تے ورتی جاوے تے، سلاخ دی نوک ایس کمیت اُتے پچھلے سب توں چنگے تجربیاں نالوں لگ بھگ سو گنا ودھ حساس ہووے گی۔
ایہنوں ویکھن لئی، اک «دوہرا آپٹیکل لیور» (double optical lever) دو لیزر شعاعاں نوں آئینے توں الٹ پاسیاں ول ٹکرا کے موڑدا اے، تاں جو لیزر دا اپنا ہلنا مُک جاوے تے صرف سلاخ دا گھمنا رہ جاوے۔ اک تیجی شعاع روشنی دے دباء نال سلاخ نوں دھک سکدی اے۔ سارا انتظام اک زلزلی علیحدگی پلیٹ فارم (seismic isolation platform) اُتے کھڑا اے، تے اک نکا انٹرفیرومیٹر (interferometer)، جیہدا اپنا لٹکدا آئینہ اے، اوس پلیٹ فارم دی کسے وی بچی ہوئی حرکت دا پچھا کردا اے۔
پھندے دی تھاں ناپ
اصل خیال ایہہ اے کہ لگاتار ناپ پھندے دی تھاں لے سکدا اے۔ اکلی چھڈی جاوے تے، کسے آزاد شے دی تھاں تے رفتار ہور توں ہور غیر یقینی ہو کے پھیلدیاں جاندیاں نیں۔ بنا رکے ناپی جاوے تے، اوہدا رستہ نال نال کھلدا جاندا اے، تے اوہدی حالت بارے ساڈا علم اک مستحکم، محدود دھندلاہٹ وچ ٹک جاندا اے۔ ایتھے اوہ دھندلاہٹ لگ بھگ 26 ملی سکنٹ وچ مستحکم ہو جاندی اے۔
اوس بچی ہوئی غیر یقینی نوں اک درجہ حرارت وچ بدلیا جا سکدا اے، اوس درسی تعریف راہیں جو درجہ حرارت نوں اینٹروپی (entropy) دیاں تبدیلیاں نال جوڑدی اے۔ ایہہ «اینٹروپک درجہ حرارت» (entropic temperature) دسدا اے کہ روٹر دی حرکت کِنی واضح طرحاں پتا اے، تے آزاد شیواں دا اوسیلیٹراں نال مقابلہ کرن دیندا اے۔
ٹیم نے سلاخ نوں روشنی نال پھڑیا، چھڈیا، تے 1.25 سکنٹ دے 100 ٹوٹیاں وچ اوہدا زاویہ ریکارڈ کیتا۔ اوہدی حالت دی تعمیرِ نو دے دو طریقیاں دا مقابلہ کیتا گیا: اک «علّتی» (causal) اندازہ جو صرف پچھلیاں ناپاں ورتدا اے، تے اک «ہموار کیتا» (smoothed) اندازہ جو بعد وچ کیتیاں ناپاں وی ورتدا اے۔ دوہاں دے فرق نے ایہہ پرکھن دا اک نواں طریقہ دتا کہ حالت اصل وچ کِنی چنگی طرحاں پتا اے۔
140 نینوکیلون
- صرف پچھلے ڈیٹا توں، روٹر دی حالت 1.2 مائیکروکیلون دے برابر اے۔
- ہموار کرن نال، ایہہ 140 نینوکیلون تیکر ڈگ جاندی اے — مطلق صفر توں ڈگری دے 140 اربویں حصے جِنا اُتے۔
ایہہ مکینیکل شیواں نال پہلے میز اُتلے تجربیاں نالوں لگ بھگ سو گنا ٹھنڈا (two orders of magnitude) اے۔ لکھاری دسدے نیں کہ ایہہ اجیہے نظاماں نوں انتہائی ٹھنڈے (ultracold) دائرے وچ لے آؤندا اے، جو ہن تیکر بہتا کر کے بھاپ بنا کے (evaporation) ٹھنڈے کیتے ایٹماں دے بدلاں نال جڑیا سی۔ رواجی فیڈبیک ٹھنڈک (feedback cooling) ایتھے تیکر نہیں اپڑ سکدی سی۔
اک تھلی حد وی اے۔ ایس درجے دی علیحدگی لئی، ماڈل پیشین گوئی کردا اے کہ درجہ حرارت لگ بھگ 15 نینوکیلون توں تھلے نہیں جا سکدا: Heisenberg دے غیر یقینی اصول (uncertainty principle) مطابق، تھاں نوں ہور توں ہور باریکی نال ناپن نال گھمن دی رفتار ہور توں ہور دھندلی ہوندی جاندی اے۔
اک شانت آزاد کمیت کس کم آؤندی اے
دو ورتوں فوراً ساہمنے آؤندیاں نیں۔ کجھ نظریے کوانٹم میکانکس نوں ایس طرحاں بدلدے نیں کہ کوانٹم دھندلاہٹ آپوں آپ ڈھہ (collapse) جاندی اے، جو ہر شے وچ اک مدھم، بے ترتیب کمبنی جوڑ دیوے گی۔ روٹر دا ناپیا ہویا ٹھہراؤ نیویاں فریکوئنسیاں اُتے اوہناں ماڈلاں دی اک نویں حد نوں رد کردا اے، جو LISA Pathfinder خلائی مشن دیاں لائیاں حداں دا پورک (complementary) اے۔
دوجی ورتوں گریوٹی اے۔ کیہ گریوٹی دو کمیتاں نوں الجھا (entangle) سکدی اے، ایہہ اک مرکزی کھلا سوال اے۔ ٹیم دے معیار (figure of merit) مطابق، اجیہے دو روٹر الجھاؤ بناؤن تے اوہنوں گواؤن دے تناسب اُتے پہلاں وکھائے گئے کسے وی نظام نوں لگ بھگ سو گنا (two orders of magnitude) پچھے چھڈ دین گے، بھاویں منزل توں اجے وی بہت دور رہن گے۔ لکھاری لکھدے نیں کہ گھمن نوں پڑھن لئی اک معمولی آپٹیکل کیویٹی (optical cavity) جوڑن نال لوڑیندی خالصیت (purity) پہنچ وچ آ جاوے گی۔