பொருளின் அனைத்து நிலைகளையும் நாம் எப்போதாவது அறிந்து கொள்வோமா? மூன்றுக்கு பதிலாக ஐநூறு

கடந்த ஆண்டு, ஊடகங்கள் "பொருளின் ஒரு வடிவம் எழுந்துள்ளது" என்று தகவல் பரப்பியது, இது சூப்பர்ஹார்ட் அல்லது, எடுத்துக்காட்டாக, மிகவும் வசதியானது, குறைந்த போலந்து, சூப்பர்ஹார்ட் என்றாலும். மாசசூசெட்ஸ் இன்ஸ்டிடியூட் ஆப் டெக்னாலஜி விஞ்ஞானிகளின் ஆய்வகங்களில் இருந்து வரும், இது திடப்பொருள்கள் மற்றும் சூப்பர்ஃப்ளூய்டுகளின் பண்புகளை இணைக்கும் ஒரு வகையான முரண்பாடாகும் - அதாவது. பூஜ்ஜிய பாகுத்தன்மை கொண்ட திரவங்கள்.

இயற்பியலாளர்கள் ஒரு சூப்பர்நேட்டண்ட் இருப்பதை முன்னரே கணித்துள்ளனர், ஆனால் இதுவரை ஆய்வகத்தில் இதே போன்ற எதுவும் கண்டறியப்படவில்லை. மசாசூசெட்ஸ் இன்ஸ்டிடியூட் ஆப் டெக்னாலஜி விஞ்ஞானிகளின் ஆய்வின் முடிவுகள் நேச்சர் இதழில் வெளியிடப்பட்டுள்ளன.

MITயின் இயற்பியல் பேராசிரியரும் 2001 நோபல் பரிசு வென்றவருமான குழுத் தலைவர் வொல்ப்காங் கெட்டர்லே, "அதிக திரவம் மற்றும் திடமான பண்புகளை இணைக்கும் ஒரு பொருள் பொது அறிவை மீறுகிறது" என்று கட்டுரையில் எழுதினார்.

பொருளின் இந்த முரண்பாடான வடிவத்தைப் புரிந்து கொள்ள, கெட்டர்லின் குழு ஒரு சூப்பர்சோலிட் நிலையில் உள்ள அணுக்களின் இயக்கத்தை போஸ்-ஐன்ஸ்டீன் கண்டன்சேட் (BEC) எனப்படும் பொருளின் மற்றொரு விசித்திரமான வடிவத்தில் கையாண்டது. இயற்பியலுக்கான நோபல் பரிசைப் பெற்றுத்தந்த BECயை கண்டுபிடித்தவர்களில் கெட்டர்லேயும் ஒருவர்.

"அணு பொறிக்கு' வெளியே ஒரு வடிவமாக பரிணமித்து, திடப்பொருளின் பண்புகளைப் பெறுவதற்குக் காரணமான மின்தேக்கியில் எதையாவது சேர்ப்பதே சவாலாக இருந்தது," என்று கெட்டர்லே விளக்கினார்.

ஆய்வுக் குழு மின்தேக்கியில் உள்ள அணுக்களின் இயக்கத்தைக் கட்டுப்படுத்த அதி-உயர் வெற்றிட அறையில் லேசர் கற்றைகளைப் பயன்படுத்தியது. லேசர்களின் அசல் தொகுப்பு BEC அணுக்களில் பாதியை வேறு ஸ்பின் அல்லது குவாண்டம் கட்டமாக மாற்றப் பயன்படுத்தப்பட்டது. இவ்வாறு, இரண்டு வகையான BEC கள் உருவாக்கப்பட்டன. கூடுதல் லேசர் கற்றைகளின் உதவியுடன் இரண்டு மின்தேக்கிகளுக்கு இடையில் அணுக்களின் பரிமாற்றம் சுழல் மாற்றங்களை ஏற்படுத்தியது.

"கூடுதல் லேசர்கள் அணுக்களுக்கு சுழல்-சுற்றுப்பாதை இணைப்பிற்கு கூடுதல் ஆற்றல் ஊக்கத்தை அளித்தன" என்று கெட்டர்லே கூறினார். இயற்பியலாளர்களின் கணிப்பின்படி, விளைந்த பொருள் "சூப்பர் ஹார்ட்" ஆக இருந்திருக்க வேண்டும், ஏனெனில் சுழல் சுற்றுப்பாதையில் இணைந்த அணுக்களுடன் கூடிய மின்தேக்கிகள் தன்னிச்சையான "அடர்த்தி பண்பேற்றம்" மூலம் வகைப்படுத்தப்படும். வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், பொருளின் அடர்த்தி நிலையானதாக இருக்காது. மாறாக, இது ஒரு படிக திடப்பொருளைப் போன்ற ஒரு கட்ட வடிவத்தைக் கொண்டிருக்கும்.

சூப்பர்ஹார்ட் பொருட்கள் பற்றிய மேலும் ஆராய்ச்சியானது சூப்பர் ஃப்ளூய்டுகள் மற்றும் சூப்பர் கண்டக்டர்களின் பண்புகளை நன்கு புரிந்துகொள்ள வழிவகுக்கும், இது திறமையான ஆற்றல் பரிமாற்றத்திற்கு முக்கியமானதாக இருக்கும். சிறந்த சூப்பர் கண்டக்டிங் காந்தங்கள் மற்றும் சென்சார்களை உருவாக்குவதற்கு சூப்பர்ஹார்ட்கள் முக்கியமாக இருக்கலாம்.

ஒருங்கிணைப்பு நிலைகள் அல்ல, ஆனால் கட்டங்கள்

சூப்பர்ஹார்ட் ஸ்டேட் என்பது ஒரு பொருளா? நவீன இயற்பியல் கூறும் பதில் அவ்வளவு எளிதல்ல. பொருளின் இயற்பியல் நிலை என்பது பொருள் அமைந்துள்ள முக்கிய வடிவமாகும் மற்றும் அதன் அடிப்படை இயற்பியல் பண்புகளை தீர்மானிக்கிறது என்பதை பள்ளியிலிருந்து நினைவில் கொள்கிறோம். ஒரு பொருளின் பண்புகள் அதன் மூலக்கூறுகளின் அமைப்பு மற்றும் நடத்தை மூலம் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. XNUMX ஆம் நூற்றாண்டின் பொருளின் நிலைகளின் பாரம்பரியப் பிரிவு, அத்தகைய மூன்று நிலைகளை வேறுபடுத்துகிறது: திட (திட), திரவ (திரவ) மற்றும் வாயு (வாயு).

இருப்பினும், தற்போது, ​​பொருளின் நிலை என்பது பொருளின் இருப்பு வடிவங்களின் மிகவும் துல்லியமான வரையறையாகத் தெரிகிறது. தனிப்பட்ட மாநிலங்களில் உள்ள உடல்களின் பண்புகள் இந்த உடல்கள் உருவாக்கப்படும் மூலக்கூறுகளின் (அல்லது அணுக்கள்) ஏற்பாட்டைச் சார்ந்துள்ளது. இந்தக் கண்ணோட்டத்தில், திரட்டல் நிலைகளாக பழைய பிரிவு சில பொருட்களுக்கு மட்டுமே பொருந்தும், ஏனெனில் விஞ்ஞான ஆராய்ச்சி முன்பு ஒரு திரட்டல் நிலையாகக் கருதப்பட்டதை உண்மையில் இயற்கையில் வேறுபடும் ஒரு பொருளின் பல கட்டங்களாகப் பிரிக்கலாம் என்பதைக் காட்டுகிறது. துகள் கட்டமைப்பு. ஒரே உடலில் உள்ள மூலக்கூறுகள் ஒரே நேரத்தில் வித்தியாசமாக ஏற்பாடு செய்யக்கூடிய சூழ்நிலைகள் கூட உள்ளன.

மேலும், திட மற்றும் திரவ நிலைகளை பல்வேறு வழிகளில் உணர முடியும் என்று மாறியது. கணினியில் உள்ள பொருளின் கட்டங்களின் எண்ணிக்கை மற்றும் கணினியில் தரமான மாற்றம் இல்லாமல் மாற்றக்கூடிய தீவிர மாறிகளின் எண்ணிக்கை (உதாரணமாக, அழுத்தம், வெப்பநிலை) ஆகியவை கிப்ஸ் கட்டக் கொள்கையால் விவரிக்கப்படுகின்றன.

ஒரு பொருளின் கட்டத்தில் ஏற்படும் மாற்றத்திற்கு ஆற்றல் வழங்கல் அல்லது பெறுதல் தேவைப்படலாம் - பின்னர் வெளியேறும் ஆற்றலின் அளவு கட்டத்தை மாற்றும் பொருளின் வெகுஜனத்திற்கு விகிதாசாரமாக இருக்கும். இருப்பினும், சில கட்ட மாற்றங்கள் ஆற்றல் உள்ளீடு அல்லது வெளியீடு இல்லாமல் நிகழ்கின்றன. இந்த உடலை விவரிக்கும் சில அளவுகளின் படிப்படியான மாற்றத்தின் அடிப்படையில் கட்ட மாற்றம் பற்றி ஒரு முடிவுக்கு வருகிறோம்.

இன்றுவரை வெளியிடப்பட்ட மிக விரிவான வகைப்பாட்டில், சுமார் ஐந்நூறு மொத்த மாநிலங்கள் உள்ளன. பல பொருட்கள், குறிப்பாக வெவ்வேறு இரசாயன கலவைகளின் கலவைகள், இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட கட்டங்களில் ஒரே நேரத்தில் இருக்கலாம்.

நவீன இயற்பியல் பொதுவாக இரண்டு கட்டங்களை ஏற்றுக்கொள்கிறது - திரவம் மற்றும் திடமானது, வாயு கட்டம் திரவ கட்டத்தின் நிகழ்வுகளில் ஒன்றாகும். பிந்தையது பல்வேறு வகையான பிளாஸ்மா, ஏற்கனவே குறிப்பிடப்பட்ட சூப்பர் கரண்ட் கட்டம் மற்றும் பொருளின் பல நிலைகளை உள்ளடக்கியது. திடமான கட்டங்கள் பல்வேறு படிக வடிவங்கள் மற்றும் ஒரு உருவமற்ற வடிவத்தால் குறிப்பிடப்படுகின்றன.

இடவியல் ஜாவியா

சமீபத்திய ஆண்டுகளில் புதிய "ஒட்டுமொத்த நிலைகள்" அல்லது பொருட்களின் வரையறுக்க முடியாத கட்டங்களின் அறிக்கைகள் அறிவியல் செய்திகளின் நிலையான தொகுப்பாக உள்ளன. அதே நேரத்தில், ஒரு வகைக்கு புதிய கண்டுபிடிப்புகளை ஒதுக்குவது எப்போதும் எளிதானது அல்ல. முன்னர் விவரிக்கப்பட்ட சூப்பர்சோலிட் பொருள் ஒரு திடமான கட்டமாக இருக்கலாம், ஆனால் இயற்பியலாளர்கள் வேறுபட்ட கருத்தைக் கொண்டிருக்கலாம். சில ஆண்டுகளுக்கு முன்பு ஒரு பல்கலைக்கழக ஆய்வகத்தில்

கொலராடோவில், எடுத்துக்காட்டாக, காலியம் ஆர்சனைட்டின் துகள்களிலிருந்து ஒரு துளிசொட்டி உருவாக்கப்பட்டது - ஏதோ திரவம், திடமான ஒன்று. 2015 ஆம் ஆண்டில், ஜப்பானில் உள்ள தோஹோகு பல்கலைக்கழகத்தில் வேதியியலாளர் காஸ்மாஸ் பிரசைட்ஸ் தலைமையிலான சர்வதேச விஞ்ஞானிகள் குழு, இன்சுலேட்டர், சூப்பர் கண்டக்டர், உலோகம் மற்றும் காந்தத்தின் பண்புகளை ஒருங்கிணைத்து, ஜான்-டெல்லர் உலோகம் என்று அழைக்கப்படும் ஒரு புதிய பொருளின் கண்டுபிடிப்பை அறிவித்தது.

வித்தியாசமான "கலப்பின" மொத்த நிலைகளும் உள்ளன. உதாரணமாக, கண்ணாடி ஒரு படிக அமைப்பைக் கொண்டிருக்கவில்லை, எனவே சில நேரங்களில் "சூப்பர்கூல்டு" திரவமாக வகைப்படுத்தப்படுகிறது. மேலும் - சில காட்சிகளில் பயன்படுத்தப்படும் திரவ படிகங்கள்; புட்டி - சிலிகான் பாலிமர், பிளாஸ்டிக், மீள் அல்லது உடையக்கூடியது, சிதைவின் வீதத்தைப் பொறுத்து; சூப்பர்-ஸ்டிக்கி, சுய-பாயும் திரவம் (ஒருமுறை தொடங்கினால், மேல் கண்ணாடியில் உள்ள திரவத்தின் சப்ளை தீர்ந்து போகும் வரை வழிதல் தொடரும்); நிக்கல்-டைட்டானியம் வடிவ நினைவக கலவையான Nitinol, வளைந்திருக்கும் போது சூடான காற்று அல்லது திரவத்தில் நேராகிவிடும்.

வகைப்பாடு மேலும் மேலும் சிக்கலானதாகிறது. நவீன தொழில்நுட்பங்கள் பொருளின் நிலைகளுக்கு இடையிலான எல்லைகளை அழிக்கின்றன. புதிய கண்டுபிடிப்புகள் செய்யப்படுகின்றன. 2016 நோபல் பரிசு வென்றவர்கள் - டேவிட் ஜே. தௌலெஸ், எஃப். டங்கன், எம். ஹால்டேன் மற்றும் ஜே. மைக்கேல் கோஸ்டர்லிட்ஸ் - இரண்டு உலகங்களை இணைத்துள்ளனர்: இயற்பியலின் பாடமான விஷயம், மற்றும் கணிதத்தின் ஒரு கிளையான இடவியல். இடவியல் குறைபாடுகள் மற்றும் பொருளின் மரபு அல்லாத கட்டங்கள் - இடவியல் கட்டங்களுடன் தொடர்புடைய பாரம்பரியமற்ற கட்ட மாற்றங்கள் உள்ளன என்பதை அவர்கள் உணர்ந்தனர். இது சோதனை மற்றும் தத்துவார்த்த வேலைகளின் பனிச்சரிவுக்கு வழிவகுத்தது. இந்த பனிச்சரிவு இன்னும் மிக வேகமாகப் பாய்கிறது.

சிலர் மீண்டும் XNUMXடி பொருட்களை ஒரு புதிய, தனித்துவமான பொருளாக பார்க்கிறார்கள். இந்த வகை நானோநெட்வொர்க்கை - பாஸ்பேட், ஸ்டானென், போரோபீன் அல்லது இறுதியாக, பிரபலமான கிராபென் - பல ஆண்டுகளாக அறிந்திருக்கிறோம். மேற்கூறிய நோபல் பரிசு வென்றவர்கள், குறிப்பாக, இந்த ஒற்றை அடுக்கு பொருட்களின் இடவியல் பகுப்பாய்வில் ஈடுபட்டுள்ளனர்.

பருப்பொருளின் நிலைகள் மற்றும் பருப்பொருளின் கட்டங்கள் பற்றிய பழங்கால விஞ்ஞானம் நீண்ட தூரம் வந்துவிட்டதாகத் தெரிகிறது. இயற்பியல் பாடங்களில் இருந்து நாம் இன்னும் நினைவில் வைத்திருப்பதற்கு அப்பால்.