மூலக்கூறுகளை ஆடிகளுக்கு இடையே சிறைப்படுத்துவது இங்கே எதையும் மாற்றவில்லை

சாதாரணச் சூரிய மின்கலங்கள் ஒவ்வொரு ஃபோட்டானின் ஆற்றலிலும் ஒரு பகுதியை வெப்பமாக வீணாக்குகின்றன. இந்த வரம்பைக் கடக்க முன்மொழியப்பட்ட ஒரு வழி ஒற்றை நிலைப் பிளவு: சில கரிமப் பொருள்களில், ஒளியால் உருவாகும் ஒரு கிளர்வு (ஒரு “singlet”) குறைந்த ஆற்றல் கொண்ட இரண்டு கிளர்வுகளாக (“triplet”) பிளவுபடுகிறது. இரண்டையும் அறுவடை செய்ய முடிந்தால், ஒரு ஃபோட்டான் ஒன்றுக்குப் பதிலாக இரண்டு மின்னூட்டங்களைத் தருகிறது.

ஆய்வுக்கட்டுரையின்படி, சிக்கல் என்னவென்றால், பிளவு மூலக்கூறுகளின் அமைப்புக்கும் அடுக்குமுறைக்கும் மிகவும் உணர்திறன் கொண்டது; அதை உகப்பாக்க நிறைய வேதியியல் உழைப்பு தேவை.

ஒளியையும் பொருளையும் கலத்தல்

கவர்ச்சியான ஒரு குறுக்குவழி, மூலக்கூறுகளை அல்லாமல் அவற்றின் ஒளிச் சூழலை மாற்றுவது. ஒரு மெல்லிய படலத்தை மிக நெருக்கமான இரண்டு ஆடிகளுக்கு இடையே வையுங்கள்; உள்ளே சிக்கும் ஒளி மூலக்கூறுகளுடன் மிக வலுவாகப் பிணைந்து, போலரிட்டான்கள் எனப்படும் ஒளி–பொருள் கலப்பின நிலைகளை உருவாக்க முடியும். கோட்பாட்டளவில், இவை வேதியியலைத் தொடாமலேயே பிளவு போன்ற செயல்முறைகளை வேகப்படுத்தவோ, மெதுவாக்கவோ, திசைதிருப்பவோ முடியும்.

சோதனைகள் முரண்பட்டவையாக இருந்துள்ளன. TIPS-பென்டசீன் எனும் ஒரு மூலக்கூறுக்கு, எந்த மாற்றமும் காணப்படவில்லை. ரூப்ரீனுக்கு, வெள்ளி ஆடிகளைப் பயன்படுத்திய 2019 ஆய்வு ஒன்று பிளவு அடக்கப்பட்டதாகத் தெரிவித்தது. புதிய ஆய்வுக்கட்டுரையின் ஆசிரியர்கள் ஒரு சிக்கலைச் சுட்டிக்காட்டுகின்றனர்: தெரிவிக்கப்பட்ட மாற்றங்கள் பிகோவினாடிகள் நீடித்தன; ஆனால் இழப்பு மிகுந்த வெள்ளி ஆடிகளுக்கு இடையே ஒளி சுமார் ஒரு பிகோவினாடியின் பத்தில் ஒரு பங்கு மட்டுமே நிலைக்கிறது. மேலும் ஆடிகளே ஆய்வு ஒளியின் மீது ஒரு வடிகட்டி போலச் செயல்பட்டு, மூலக்கூறுகளில் ஏற்பட்ட மாற்றங்கள் போலத் தோன்றக்கூடிய பிழைகளை உருவாக்குகின்றன.

ஆடிகள் குருடாக இருக்கும் இடத்தில் அளத்தல்

ஜென்னி கிளார்க் (ஷெஃபீல்ட் பல்கலைக்கழகம்), ஷெஃபீல்ட், ஆக்ஸ்போர்டு, வார்விக், பாத் ஆகிய இடங்களைச் சேர்ந்த சக ஊழியர்களுடன், மின்காப்பு ஆடிகளால் (dielectric mirrors) குழிகளை உருவாக்கினார்; இவை சிலிக்கா, டைட்டானியம் டை ஆக்சைடு அடுக்குகளின் குவியல்கள், கட்புலனாகும் ஒளியை வலுவாகப் பிரதிபலித்து அண்மை அகச்சிவப்பு ஒளியைக் கடத்துபவை. பிறகு, ஆடிகள் பிரதிபலிக்கும் பட்டைக்கு வெளியே, குழியால் சமிக்ஞையைச் சிதைக்க முடியாத அண்மை அகச்சிவப்பில், சுமார் 1,200 நானோமீட்டரில், அவர்கள் பிளவைப் பின்தொடர்ந்தனர். ஆடியற்ற படலம் ஒன்றில், இந்த அகச்சிவப்புச் சமிக்ஞை கட்புலனாகும் சமிக்ஞையைப் போலவே பிளவைச் சரியாகப் பின்தொடர்வதை அவர்கள் சரிபார்த்தனர்.

அவர்கள் ஒப்பிட்டவை:

• ஒளி சுமார் 25 ஃபெம்டோவினாடிகள் நிலைக்கும், குறைந்த தரக் குழி;
• ஒளி சுமார் 330 ஃபெம்டோவினாடிகள் நிலைக்கும், உயர் தரக் குழி;
• முந்தைய அறிக்கையின் நிலைமைகளை உள்ளடக்கும், +20 முதல் −110 மில்லிஎலக்ட்ரான்வோல்ட் வரை வெவ்வேறு ஆற்றல்களுக்கு இசைக்கப்பட்ட குழிகள்;
• ஆடியற்ற படலம் ஒன்றும், கீழ் ஆடி மட்டுமே கொண்ட “திறந்த குழி” ஒன்றும்.

எல்லாக் குழிகளிலும், ஒளியும் மூலக்கூறுகளும் சுமார் 100 மில்லிஎலக்ட்ரான்வோல்ட் பிரிவுடன் (splitting), உறுதியாக வலுவான பிணைப்பு நிலையில் இருந்தன.

எங்கும் அதே பிளவு

ஒவ்வொரு நிலையிலும், பிளவு நடைமுறையில் மாற்றமின்றி நடந்தது. அதே வீதங்களுடன் கூடிய அதே மாதிரி, திறந்த குழியையும் வலுவாகப் பிணைந்த இரண்டு குழிகளையும் விவரித்தது: பிளவின் முதல் படி மூன்றிலும் நானோவினாடிக்கு 130 என்ற வீதத்தில் நடந்தது. இசைவை மாற்றியதும் எந்த வேறுபாட்டையும் ஏற்படுத்தவில்லை.

நிறமாலைகளில் குழு சிறிய மாற்றங்களைக் கண்டது; ஆனால் விரிவான ஒளியியல் உருவகப்படுத்தல்கள் அவற்றை மாறிய ஒளி இயற்பியலாக அல்லாமல், ஆடிகளில் ஏற்படும் குறுக்கீட்டு விளைவுகளாக மீண்டும் உருவாக்கின. மூன்றாவது, சுயாதீனமான நுட்பமான நேரம் பிரிக்கப்பட்ட எலக்ட்ரான் இணைகாந்த ஒத்ததிர்வு, ஒளிக்குப் பதிலாகக் காந்தத்தன்மை வழியாக triplet-களின் சுழற்சிகளை ஆராய்கிறது; அது குழியுடனும் குழியின்றியும் அதே triplet சமிக்ஞையைக் காட்டியது.

ஏமாறுவது எவ்வளவு எளிது என்பதை ஒரு விவரம் காட்டுகிறது. ஆடியற்ற படலத்தை விடக் குழிகளில் பிளவு சுமார் 20% வேகமாக இருந்தது; ஆனால் மேல் ஆடியும் வலுவான பிணைப்பும் இல்லாத திறந்த குழியிலும் அதே வேகத்தில் இருந்தது. கீழ் ஆடியின் டைட்டானியம் டை ஆக்சைடு அடுக்குடனான தொடர்பே இதற்குக் காரணம் என்று ஆசிரியர்கள் கூறுகின்றனர்.

குழி வேதியியலுக்கு இதன் பொருள்

ரூப்ரீனில் போலரிட்டானால் மாற்றப்பட்ட பிளவு பற்றிய முந்தைய அறிக்கையின் மீது இந்த முடிவுகள் “கணிசமான ஐயத்தை எழுப்புகின்றன” என்று ஆசிரியர்கள் எழுதுகின்றனர்; TIPS-பென்டசீன் ஆய்வுடன் இவை உடன்படுகின்றன: பிணைக்கப்படாத மூலக்கூறு நிலைகளின் மாபெரும் தேக்கமே இயக்கவியலை ஆதிக்கம் செய்கிறது. முந்தைய மாற்றங்கள் அநேகமாக ஒளியியல் பிழைகள், மேற்பரப்பு விளைவுகள், அல்லது கிளர்வுகள் ஒன்றையொன்று அழிக்கும் இரண்டாம் நிலைச் செயல்முறைகளிலிருந்து வந்திருக்கலாம் என்றும், குழியால் கட்டுப்படுத்தப்படும் வேதியியல் பற்றிய எந்த எதிர்காலக் கூற்றும் முதலில் இவற்றை விலக்க வேண்டும் என்றும் அவர்கள் பரிந்துரைக்கின்றனர். ஆடிகளின் பிரதிபலிப்புப் பட்டைக்கு வெளியே ஆராய்வது அதைச் செய்வதற்கான எளிய வழி என்று அவர்கள் வாதிடுகின்றனர்.