தனது விண்வெளி நிலையத்தில் அணுக்களை 9.7 பைகோகெல்வினுக்குக் குளிர்வித்து சாதனை படைத்ததாக சீனா அறிவிப்பு

பூஜ்ஜிய கெல்வினுக்கு சற்றே மேலான வெப்பநிலையில் அணுக் கூட்டம்

சீனாவின் விண்வெளி நிலையத்தில் உள்ள மெங்தியான் ஆய்வகத் தொகுதியில் ரூபிடியம் அணுக்களின் கூட்டத்தை 9.7 பைகோகெல்வினுக்குச் சமமான வெப்பநிலைக்குக் குளிர்வித்ததாகவும், அதன் விரிவை ஏழு விநாடிகள் கவனித்ததாகவும் சீன விஞ்ஞானிகள் தெரிவித்துள்ளனர். வழக்கத்திற்கு மாறாகக் குறைந்த வெப்பநிலையையும் நீண்ட கண்காணிப்பு நேரத்தையும் இந்த முடிவு ஒருங்கிணைக்கிறது. ஈர்ப்புவிசையை இன்னும் துல்லியமாக அளவிடவும், குவாண்டம் நடத்தையை ஆராயவும் இந்த இரு அம்சங்களும் விஞ்ஞானிகளுக்கு உதவக்கூடும்.

சீன அறிவியல் அகாடமியின் விண்வெளிப் பயன்பாட்டுக்கான தொழில்நுட்ப மற்றும் பொறியியல் மையம் இந்தச் சாதனையை 2026 நவம்பர் 6 அன்று அறிவித்தது. விண்வெளியில் 10 பைகோகெல்வினுக்குக் குறைவான வெப்பநிலையில் குவாண்டம் வாயுக்கள் (Quantum gases below 10 picokelvin in space) என்ற தலைப்பிலான ஆய்வு Science இதழில் இணையத்தில் வெளியானது. பீக்கிங் பல்கலைக்கழகம், ஷாங்காய் ஒளியியல் மற்றும் நுண் இயக்கவியல் நிறுவனம் ஆகியவற்றுடன் இணைந்து இந்தத் திட்டத்தை மையம் வழிநடத்தியது.

செயற்கையாக உருவாக்கப்பட்ட பொருள்களில் இதுவே மிகக் குறைந்த வெப்பநிலை எனும் சாதனை என்று ஆய்வுக் குழு குறிப்பிடுகிறது. 9.7 பைகோகெல்வின் என்ற இந்த அளவு, 2021-ல் பிரெமன் பல்கலைக்கழகக் குழு எட்டிய 38 பைகோகெல்வினில் சுமார் கால் பங்காகும். மேலும், 2022-ல் சர்வதேச விண்வெளி நிலையத்தில் நாசாவின் குளிர் அணு ஆய்வகம் எட்டிய 52 பைகோகெல்வினில் ஐந்தில் ஒரு பங்குக்கும் குறைவாகும்.

ஒரு பைகோகெல்வின் என்பது ஒரு கெல்வினில் ஒரு டிரில்லியனில் ஒரு பங்கு. ஆகவே, புதிய அளவு என்பது பூஜ்ஜிய கெல்வினுக்கு மேலாக 0.0000000000097 கெல்வின் ஆகும். இது செல்சியஸ் அளவில் மைனஸ் 273.15 டிகிரிக்குச் சமம். வெளியிடப்பட்ட அணுக்கள் மிக மெதுவாக விரிவடைவதைக் கொண்டு விஞ்ஞானிகள் இந்தச் சமமான வெப்பநிலையைக் கணக்கிடுகின்றனர். கருவிக்குள் இருக்கும் அந்த மிகச் சிறிய அணுக் கூட்டத்தின் இயக்கத்தையே இந்த வெப்பநிலை குறிக்கிறது.

பூமிக்கு மேலே சுமார் 400 கிலோமீட்டர் உயரத்தில், நிலையத்தின் நுண் ஈர்ப்புச் சூழல் அணுக்களைப் பிடித்திருக்கும் விசைகளைக் குறைக்கிறது. மேலும், பூமியில் உள்ள சிறிய ஆய்வகத்தால் சாத்தியமாவதைவிட நீண்ட நேரம் அவற்றைக் கண்காணிக்க இது வழிவகுக்கிறது.

அணுக்களைக் குளிர்விப்பது என்றால் என்ன?

ரூபிடியம் அணுக்கள் பொதுவாகப் பல திசைகளில் வெவ்வேறு வேகங்களில் நகரும். குளிர்வித்தல், அணுக் குழுவுக்குள் உள்ள ஒழுங்கற்ற இயக்கத்தைக் குறைக்கிறது. மிகக் குறைந்த வெப்பநிலையிலும் பொருத்தமான அடர்த்தியிலும் அவை போஸ்-ஐன்ஸ்டீன் செறிவாக (Bose-Einstein condensate) உருவாகலாம். இதில் பல அணுக்கள் ஒரே குவாண்டம் நிலையைக் கொண்டிருந்து, ஒருங்கிணைந்து செயல்படுகின்றன.

தனித்த துகள்களுடன் வழக்கமாகத் தொடர்புபடுத்தப்படும் விளைவுகளை ஆராய, இந்தச் செறிவு ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு பெரியதும் கட்டுப்படுத்தக்கூடியதுமான ஒரு அமைப்பை வழங்குகிறது. வேகமாக நகரும் அணுக்களுக்கிடையே ஒன்றை மட்டும் கண்காணிக்க முயல்வதற்குப் பதிலாக, விஞ்ஞானிகள் ஒழுங்குபடுத்தப்பட்ட அணுக் கூட்டத்தை உருவாக்கி, அதன் சுற்றுச்சூழலை மாற்றி, அது எவ்வாறு எதிர்வினையாற்றுகிறது என்பதை அளவிடலாம்.

வெளியிடப்பட்ட பிறகு அணுக் கூட்டம் எவ்வளவு மெதுவாகப் பரவுகிறது என்பதிலிருந்து அதன் சமமான வெப்பநிலை கணக்கிடப்படுகிறது. அணுக்களுக்கிடையிலான சார்பு இயக்கம் மிகக் குறைவாக உள்ள கூட்டம் மிகவும் மெதுவாக விரிவடையும். அந்த விரிவைக் கவனிப்பது, இயக்கத்துடன் தொடர்புடைய ஆற்றலைக் கணக்கிட ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு உதவுகிறது.

வெப்ப இயக்கவியலின் விதிகளின்படி, பூஜ்ஜிய கெல்வினை எட்ட முடியாது. அணுக்களின் இயக்கத்தைப் போதிய அளவு குறைத்து, பலவீனமான விளைவுகளை வெளிப்படுத்துவதும் பயனுள்ள சோதனை நிலைமைகளை நீண்ட நேரம் நிலைநிறுத்துவதுமே நடைமுறை இலக்கு. இந்தச் சோதனையில் ஏழு விநாடிகள் கண்காணிக்க முடிந்தது சாதனையின் முக்கிய அம்சமாகும்.

விண்வெளியில் ஏழு விநாடிகள் ஏன் முக்கியம்?

பூமியின் ஈர்ப்புவிசை குளிர்விக்கும் சோதனைகளுக்கு ஒன்றோடொன்று தொடர்புடைய இரண்டு சிக்கல்களை உருவாக்குகிறது. அணுக்களைப் பிடித்திருக்கும் பொறியை ஆராய்ச்சியாளர்கள் தளர்த்தும்போது, அது அணுக்களை கீழ்நோக்கி இழுக்கிறது; மேலும், வெளியிடப்பட்ட அணுக் கூட்டம் கண்காணிப்புக் கலனில் இருக்கக்கூடிய நேரத்தையும் கட்டுப்படுத்துகிறது. பொறியைத் தளர்த்துவது குளிர்விக்க உதவுகிறது; ஆனால், ஈர்ப்புவிசைக்கு எதிராக அணுக்களைத் தாங்கும் அதன் திறனையும் குறைக்கிறது.

விண்வெளி நிலையமும் அதிலுள்ள ஆய்வகக் கருவிகளும் ஒன்றாகப் பூமியைச் சுற்றி விழுகின்றன. இதனால் நுண் ஈர்ப்பு உருவாகி, அணுக்களை மிகக் குறைந்த கட்டுப்பாட்டுடன் கருவிக்கு அருகிலேயே வைத்திருக்க முடிகிறது. இதன் மூலம் அவற்றை மேலும் குளிர்வித்து, அவற்றின் விரிவை நீண்ட நேரம் கவனிக்கலாம்.

மசாசூசெட்ஸ் தொழில்நுட்பக் கழகத்தின் இயற்பியல் பேராசிரியரும், 2001-ஆம் ஆண்டு இயற்பியலுக்கான நோபல் பரிசு பெற்றவருமான வோல்ஃப்காங் கெட்டர்லே, பூமியில் ஏழு விநாடிகள் நீடிக்கும் சோதனைக்கு உள்ள சிக்கலின் அளவை இவ்வாறு விளக்கினார்:

பூமியில் அது சுமார் 250 மீட்டர் கீழே விழும். 250 மீட்டர் உயரமுள்ள வெற்றிடக் கலன் இல்லாவிட்டால், அது உண்மையில் தரையில் மோதி விடும்,

சிறிய கருவிக்குள் இவ்வளவு நீண்ட நேரம் கண்காணிக்கச் சுற்றுப்பாதை ஆய்வகம் வாய்ப்பளிக்கிறது. தரையில் உள்ள ஆராய்ச்சியாளர்கள் அதன் கருவிகளைத் தொலைவிலிருந்து இயக்கி, துல்லியமாக நேரமிடப்பட்ட குளிர்விப்பு வரிசையைத் தானியக்கக் கட்டுப்பாடுகள் மூலம் செயல்படுத்துகின்றனர்.

லேசர் ஒளி எவ்வாறு அணுப் பொறியாகிறது?

அணுக்களின் மூலமாகச் செயல்பட, இந்தக் கருவியில் சுமார் 5 கிராம் உலோக ரூபிடியம் உள்ளது. உலோகத்தைச் சூடாக்கி ஆவியாக்குவதுடன் செயல்முறை தொடங்குகிறது. பின்னர், லேசர்களும் காந்தப்புலங்களும் அந்த ஆவியிலிருந்து அணுக்களைப் பிடித்து ஆரம்பத்தில் குளிர்விக்கின்றன. அதன்பின், லேசர் ஒளியால் உருவாக்கப்படும் பொறிகளுக்கு அவற்றை ஆய்வுக் குழு மாற்றுகிறது.

குறுக்காக அமைக்கப்பட்ட ஒளிப் பொறிகளின் இரண்டு கட்டங்களை ஆராய்ச்சியாளர்கள் பயன்படுத்துகின்றனர். ஒளிப் பொறியில், கவனமாக அமைக்கப்பட்ட லேசர் கற்றைகள் விசைகளை உருவாக்கி, அணுக்களை ஒரு சிறிய பகுதியில் வைத்திருக்கின்றன. ஒளியின் செறிவைக் குறைப்பதால் பொறி ஆழம் குறைகிறது; அதிக ஆற்றலுள்ள அணுக்கள் அதிலிருந்து வெளியேறுகின்றன. எஞ்சியுள்ள அணுக்களின் சராசரி ஆற்றல் குறைவாக இருக்கும். இந்தச் செயல்முறை ஆவியாதல் குளிர்விப்பு எனப்படுகிறது.

இறுதிக் கட்டத்தில், அதியாபதியற்ற விரிவாக்கம் (non-adiabatic expansion) பயன்படுத்தப்படுகிறது. இது கட்டுப்படுத்தப்பட்ட முறையில் அடைப்பை மாற்றி, அணுக் கூட்டத்தை விரிவடையச் செய்து, அதன் பயனுள்ள வெப்பநிலையுடன் தொடர்புடைய இயக்கத்தை மேலும் குறைக்கிறது. இந்தக் கட்டங்களின் ஒருங்கிணைந்த செயல்பாட்டால் ரூபிடியம் அணுக் கூட்டத்தின் வெப்பநிலை 10 பைகோகெல்வினுக்குக் கீழ் கொண்டுவரப்பட்டது.

நுண் ஈர்ப்பு ஒரு தொழில்நுட்பச் சிக்கலையும் உருவாக்கியது: ஒளிப் பொறியில் ஆவியாதல் செயல்முறை குறைந்த செயல்திறனுடன் நடந்தது. இதைச் சரிசெய்ய, கூடுதல் காந்தச் சரிவைப் பயன்படுத்தும் முறையை ஆய்வுக் குழு உருவாக்கியது. இது, இடத்துக்கு ஏற்ப மாறும் காந்தப்புலத்தின் வலிமையைப் பயன்படுத்தி, செயல்முறைக்கு உதவுவதுடன் அதிகத் தூய்மையுள்ள செறிவையும் உருவாக்கியது.

மேம்பட்ட குளிர்விப்புக் கட்டங்களில் ஒளிப் பொறியே முக்கியக் கருவியாக உள்ளது; தயாரிப்பின் சில பகுதிகளில் காந்தப்புலங்கள் உதவுகின்றன. லேசர் செறிவு, நேரமிடல், சுற்றுப்புறத் தொந்தரவுகள் ஆகியவற்றைத் துல்லியமாகக் கட்டுப்படுத்தினால்தான் இவற்றின் செயல்பாடுகளை ஒருங்கிணைக்க முடியும்.

சர்வதேச விண்வெளி நிலையத்திலிருந்து மாறுபட்ட அணுகுமுறை

நாசாவின் குளிர் அணு ஆய்வகம், அணுச் சில்லில் உருவாக்கப்பட்ட காந்தப் பொறிகள், ரேடியோ அதிர்வெண் ஆவியாதல், குறுகிய துடிப்பைப் பயன்படுத்தும் இறுதிக் குளிர்விப்பு நுட்பம் ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தியுள்ளது. இதற்கு மாறாக, சீனக் குழு ஒளி அடைப்பு, ஒளிச் செறிவைக் கட்டுப்படுத்தி நடைபெறும் ஆவியாதல், விரிவாக்கத்தின் மூலம் ஆழமான குளிர்விப்பு ஆகியவற்றைத் தேர்ந்தெடுத்தது.

ஒளிப் பொறி எதிர்காலச் சோதனைகளுக்கு பயனுள்ள நெகிழ்வுத்தன்மையை அளிப்பதுடன், அடைப்பு நிலையில் காந்தக் குறுக்கீட்டுக்கான உணர்திறனைக் குறைப்பதாகவும் ஆய்வாளர்கள் தெரிவிக்கின்றனர். பல லேசர் கற்றைகள், குவாண்டம் உருவகப்படுத்துதலுக்குப் பயனுள்ள கட்டமைப்புகளையும் உருவாக்க முடியும். கட்டுப்படுத்தக்கூடிய அணு அமைப்பைக் கொண்டு, வேறொரு இயற்பியல் அமைப்பின் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட பண்புகளைப் பிரதிபலித்து ஆராய்வதே குவாண்டம் உருவகப்படுத்துதல் ஆகும்.

முந்தைய சாதனைகள் இரண்டு ஒப்பீடுகளை வழங்குகின்றன. 2021-ல் பிரெமன் குழு எட்டிய 38 பைகோகெல்வின் முடிவு, குறுகிய நேர நுண் ஈர்ப்பை உருவாக்கும் வீழ்ச்சிக் கோபுரத்தைப் பயன்படுத்தியது. 2022-ல் சர்வதேச விண்வெளி நிலையச் சோதனை 52 பைகோகெல்வினை எட்டியது. சீனா அறிவித்துள்ள 9.7 பைகோகெல்வின் அளவு, பிரெமன் முடிவைவிட சுமார் 3.9 மடங்கு குறைவு; முந்தைய சுற்றுப்பாதை முடிவைவிட சுமார் 5.4 மடங்கு குறைவு.

இந்தப் புதிய சோதனை, வெப்பநிலை அளவுடன் ஏழு விநாடிகள் கண்காணிக்கப்பட்ட விரிவையும் இணைக்கிறது. துல்லியமான சோதனைகளுக்குத் தயாராகும் ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு, நீண்ட நேரம் மெதுவாகவும் கண்காணிக்கக்கூடியதாகவும் இருக்கும் அணுக் கூட்டம், வெப்பநிலைச் சாதனை மட்டும் அடைவதைவிடப் பயனுள்ளதாக இருக்கலாம்.

ஆய்வக அறையிலிருந்து சுற்றுப்பாதைக் கருவிப் பெட்டிக்கு

தரையில் பயன்படுத்தப்பட்ட கருவி சுமார் 20 கன மீட்டர் இடத்தை எடுத்துக்கொண்டதுடன், ஏறத்தாழ 10 டன் எடையுடையதாக இருந்தது. பொறியியல் விவரங்களின்படி, சுற்றுப்பாதைக்கான ஒருங்கிணைந்த கருவிப் பெட்டி சுமார் 0.7 கன மீட்டர் அளவும் 500 கிலோகிராம் எடையும் கொண்டது. மையத்தின் அறிவிப்பில் ஒரு கன மீட்டருக்கும் குறைவான அளவு, சுமார் 300 கிலோகிராம் எடை, ஏறத்தாழ 700 வாட் மின்சாரப் பயன்பாடு என்றும் குறிப்பிடப்பட்டுள்ளது. அறிவிக்கப்பட்ட எடைகளுக்கிடையிலான வேறுபாடு விளக்கப்படவில்லை.

விரிவான பொறியியல் அளவுகளின்படி, சுற்றுப்பாதை அமைப்பு தரை அமைப்பின் கன அளவில் சுமார் இருபத்தொன்பதில் ஒரு பங்கையும், எடையில் இருபதில் ஒரு பங்கையும் கொண்டுள்ளது. இந்த அளவு குறைப்பை அடைய, லேசர்கள், துல்லிய ஒளியியல் கருவிகள், வெற்றிடக் கருவிகள், மின்னணுக் கட்டுப்பாடுகள் ஆகியவை மிகவும் குறுகிய இடத்தில் இணைந்து செயல்பட வேண்டியிருந்தது.

லேசர் அமைப்புக்கு ஒளியிழை இணைப்புகள், துல்லியமான லேசர் கட்டுப்பாடு, அதி உயர் வெற்றிடம், தானியக்க மின்னணுக் கட்டுப்பாடுகள், அதிர்வு தனிமைப்படுத்தல் ஆகியவற்றை உருவாக்குநர்கள் பயன்படுத்தினர். தேவையற்ற வாயுத் துகள்களுடனான மோதல்களை வெற்றிடம் குறைக்கிறது; மென்மையான அணுக் கூட்டத்தைக் குலைக்கக்கூடிய இயந்திரத் தொந்தரவுகளை அதிர்வு தனிமைப்படுத்தல் கட்டுப்படுத்துகிறது.

இந்தக் கருவிப் பெட்டி தொகுதிமுறை வடிவமைப்பையும் கொண்டுள்ளது. வெவ்வேறு ஆய்வுகளுக்கு ஏற்ற சோதனைத் தொகுதிகளையும் நேர வரிசைகளையும் ஆராய்ச்சியாளர்கள் தேர்ந்தெடுக்கலாம். இதனால், ஒரே குளிர்விப்பு விளக்கத்துக்குப் பதிலாகப் பலவகையான குவாண்டம் ஆராய்ச்சிகளுக்கு அதே தளம் ஆதரவளிக்க முடியும்.

ஏவுதலுக்கு முன் ஏற்பட்ட முக்கிய முன்னேற்றம்

இந்தத் திட்டத்தின் தொடக்க மதிப்பீடு 2011-ல் தொடங்கியது. கருவி சுற்றுப்பாதையை அடைவதற்கு வெகு காலத்துக்கு முன்பே இது நடந்தது. 2021-ஆம் ஆண்டின் இறுதியில் ஒரு முக்கியச் சிக்கல் ஏற்பட்டது: பின்னர் மேற்கொள்ள வேண்டிய குளிர்விப்புக் கட்டங்களுக்கு அவசியமான போஸ்-ஐன்ஸ்டீன் செறிவை உருவாக்குவதில் குழு மீண்டும் மீண்டும் தோல்வியடைந்தது.

திட்டமிட்ட விண்வெளிப் பயணத்தில் கருவியைச் சேர்ப்பது குறித்து முடிவெடுப்பதற்கு முன் சிக்கலைத் தீர்க்கக் கூடுதலாக 10 நாள்கள் உருவாக்குநர்களுக்கு வழங்கப்பட்டன. முழு அமைப்பின் வன்பொருள் மற்றும் மென்பொருளை அவர்கள் சோதித்துச் சரிசெய்தனர். 2022 ஜனவரி 8 அதிகாலையில் செறிவு உருவானது. இது ஏவுதலுக்கான முக்கியக் கட்டத்தை நிறைவேற்றியது.

முக்கியக் கட்டங்கள் ஒரு தசாப்தத்துக்கும் மேலான காலத்தை உள்ளடக்கியவை:

• 2011: விண்வெளி நிலையத்தின் அதி குளிர் அணுச் சோதனைக்கான தொடக்க மதிப்பீடு தொடங்கியது.
• 2021-ஆம் ஆண்டின் இறுதி: செறிவை உருவாக்குவதில் ஏற்பட்ட சிக்கல், திட்டமிட்ட விண்வெளிப் பயணத்தில் கருவியைச் சேர்ப்பதற்குத் தடையாக அமைந்தது.
• 2022 ஜனவரி 8: தீவிரச் சிக்கல் தீர்ப்புப் பணிக்குப் பிறகு, தேவையான செறிவை ஆய்வுக் குழு உருவாக்கியது.
• 2022: மெங்தியான் ஆய்வகத் தொகுதியில் இந்த வசதி விண்வெளி நிலையத்துக்குக் கொண்டுசெல்லப்பட்டது.
• 2026 நவம்பர் 6: 9.7 பைகோகெல்வின் முடிவு அறிவிக்கப்பட்டு, ஆய்வு Science இதழில் இணையத்தில் வெளியானது.

பீக்கிங் பல்கலைக்கழகப் பேராசிரியர் சோவ் சியாவோஜி, ஷாங்காய் ஒளியியல் மற்றும் நுண் இயக்கவியல் நிறுவன ஆய்வாளர் சென் வெய்பியாவோ ஆகியோர் ஆய்வின் தொடர்பு ஆசிரியர்களில் இடம்பெற்றனர். இணை முதன்மை ஆசிரியர்களாகக் குறிப்பிடப்பட்டுள்ள ஆய்வாளர்களில் ஷாங்காய் நிறுவனத்தின் லி டாங், பீக்கிங் பல்கலைக்கழகத்தின் சியோங் வெய் மற்றும் ஜின் ஷெங்ஜியே ஆகியோர் அடங்குவர்.

நீண்ட நேர அளவீடுகள் மிக நுண்ணிய விளைவுகளை வெளிப்படுத்தலாம்

புதிய தளத்தால் பயன்பெறக்கூடிய கருவிகளில் அணு இடையீட்டுமானிகளும் அடங்கும். அவை அணுக்களின் அலைப் பண்புகளைப் பயன்படுத்துகின்றன. அணு அலைகளைப் பிரித்து மீண்டும் ஒன்றிணைப்பதன் மூலம், உருவாகும் வடிவம் முடுக்கம் அல்லது ஈர்ப்புவிசை போன்ற விளைவுகளை வெளிப்படுத்துகிறது.

ஜெர்மனியின் ஹானோவர் லைப்னிஸ் பல்கலைக்கழக இயற்பியல் பேராசிரியர் எர்ன்ஸ்ட் எம். ராசல், இந்தக் கருவிகளுக்குத் தேவையான நிலைமைகளை இவ்வாறு விளக்கினார்:

மிகக் குளிர்ந்த அணுக் கூட்டத்தில் அதிக எண்ணிக்கையிலான அணுக்களையும், நீண்ட கண்காணிப்பு நேரத்தையும் வழங்கும் மூலங்களால் அணு இடையீட்டுமானிகள் பெரிதும் பயனடைகின்றன,

அணுக்கள் கருவிக்குள் இருக்கும் நேரத்தின் வர்க்கத்துக்கு ஏற்ப இடையீட்டுமானியின் உணர்திறன் அதிகரிக்கும் என்று ராசல் விளக்கினார். மற்ற நிலைமைகள் மாறாமல் இருந்தால், அந்த நேரத்தை இரட்டிப்பாக்குவது அளவிடப்படும் விளைவுக்கான எதிர்வினையை நான்கு மடங்காக்கலாம். மிகச் சிறிய சமிக்ஞைகளுக்கு நீண்ட நேரக் கண்காணிப்பு இவ்வாறு குறிப்பாக மதிப்புமிக்கதாகிறது.

அவர் குறிப்பிட்ட அடுத்த கட்டம், அணு அலைகளைப் பல விநாடிகள் ஒத்திசைவுடன் பிரித்துவைத்திருக்கக்கூடிய சுற்றுப்பாதை இடையீட்டுமானியை உருவாக்குவதாகும். அலைகள் மீண்டும் ஒன்றிணையும்போது பயனுள்ள அளவீட்டை உருவாக்க, அவற்றுக்கிடையிலான உறவைப் பாதுகாப்பதே ஒத்திசைவு எனப்படுகிறது. அணுக் கூட்டத்தை ஏழு விநாடிகள் கவனிக்க முடிந்தது, அந்தத் திறனை உருவாக்குவதற்கான தொடக்கமாக அமைகிறது.

பூமியின் ஈர்ப்புவிசையை வரைபடமிடுதல், வழிகாட்டுதல், செயற்கைக்கோள்களின் சுற்றுப்பாதையை நிர்ணயித்தல் ஆகியவற்றில் பயன்பாடுகள் இருக்கும் என ஆராய்ச்சியாளர்கள் கருதுகின்றனர். பனிப்பாறைகள் மற்றும் கடல் நீரோட்டங்களில் ஏற்படும் மாற்றங்களைக் கண்காணிக்கவும் மேம்பட்ட ஈர்ப்புவிசை அளவீடுகள் உதவலாம். ஏனெனில், நகரும் நீரும் பனியும் பூமியின் நிறைப் பரவலை மாற்றுகின்றன.

குவாண்டம் சோதனைகளுக்கான தளம்

இந்த ஒளியியல் அமைப்பு ஒளியியல் அணிக் கட்டமைப்புகளுக்கு ஆதரவளிக்கக்கூடும். இவை, படிகத்தை ஒத்த அமைப்புகளில் அணுக்களை வைத்திருக்கும் லேசர் ஒளி வடிவங்களாகும். அந்த அமைப்பையும் அணுக்களுக்கிடையிலான வினைகளையும் மாற்றுவதன் மூலம், கட்டுப்படுத்தப்பட்ட சூழலில் துகள்களின் தொகுதிகள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன என்பதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் அறியலாம்.

குவாண்டம் நிலைமாற்றங்கள், ஒன்றோடொன்று வினைபுரியும் பல குவாண்டம் துகள்களின் நடத்தை, அடிப்படை இயற்பியல் கோட்பாடுகளுக்கான சோதனைகள் ஆகியவற்றைச் சாத்தியமான ஆய்வுப் பகுதிகளாக சென் வெய்பியாவோ குறிப்பிட்டார். தொடக்ககாலப் பிரபஞ்சம் தொடர்பான உருவகப்படுத்துதல்கள், மிகக் குறைந்த நிறையுள்ள இருண்ட பொருளைத் தேடுதல், ஹிக்ஸ் மாதிரிகள் தொடர்பான ஆய்வுகள் ஆகியவற்றையும் திட்டத்தின் முன்மொழியப்பட்ட திசைகளில் பட்டியலிட்டுள்ளது.

இவை ஒவ்வொன்றுக்கும் தனித்த வடிவமைப்பும் அளவீடுகளும் தேவைப்படும் எதிர்காலச் சோதனைகள். இப்போதைய சாதனை, மிக மெதுவாக நகரும் அணுக்களின் மூலத்தையும் அவற்றை ஆய்வு செய்ய நீண்ட நேரத்தையும் வழங்குவதாகும். விண்வெளியில் பயன்படுத்தப்படும் குவாண்டம் உணரிகளுக்கும் அணுக் கடிகாரங்களுக்கும் இது உதவக்கூடும் என்றும் ஆராய்ச்சியாளர்கள் கருதுகின்றனர்.

சீனாவின் ஆளில்லா விண்வெளித் திட்டத்துக்கான விண்வெளிப் பயன்பாட்டு அமைப்பின் தலைமை வடிவமைப்பாளரும், விண்வெளிப் பயன்பாட்டு மையத்தின் துணை இயக்குநருமான லு காங்மின், இந்த வசதியைப் பயன்படுத்தி ஆய்வுகளை மேற்கொள்ளவும் சோதனை வாய்ப்புகளைப் பகிர்ந்துகொள்ளவும் உலகெங்குமுள்ள ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு அழைப்பு விடுத்தார். விண்ணப்பங்களுக்கான கால அட்டவணையோ முன்மொழியப்பட்ட தொடர் சோதனைகளுக்கான தேதியோ அறிவிக்கப்படவில்லை.

இந்தச் சாதனையை, "அணு வெப்பமானியியலையும் துல்லிய அளவீடுகளையும் மேம்படுத்துவதற்கான சிறந்த தொடக்கப்புள்ளி" என்று கெட்டர்லே விவரித்தார். அணு அமைப்புகளின் வெப்பநிலையை அளவிடும் அணு வெப்பமானியியல், இதுபோன்ற சோதனைகளைப் புரிந்துகொள்வதிலும் மேம்படுத்துவதிலும் தொடர்ந்து முக்கியப் பங்கு வகிக்கும்.

முக்கிய அம்சங்கள்

• ரூபிடியம் அணுக் கூட்டத்தை 9.7 பைகோகெல்வினுக்குச் சமமான வெப்பநிலைக்குக் குளிர்வித்து, அதன் விரிவை ஏழு விநாடிகள் கவனித்ததாகச் சீன விண்வெளி நிலையக் குழு தெரிவித்துள்ளது.
• 2022-ல் ஏவப்பட்ட வசதியைப் பயன்படுத்தி, மெங்தியான் ஆய்வகத் தொகுதியில் இந்தச் சோதனை நடத்தப்பட்டது.
• அறிவிக்கப்பட்ட வெப்பநிலை, 2021-ல் பிரெமனில் எட்டப்பட்ட 38 பைகோகெல்வினுக்கும், 2022-ல் சர்வதேச விண்வெளி நிலையத்தில் எட்டப்பட்ட 52 பைகோகெல்வினுக்கும் குறைவானது.
• குளிர்விப்பு வரிசையில் ஒளிப் பொறி, காந்தச் சரிவின் உதவியுடன் நடைபெறும் ஆவியாதல் குளிர்விப்பு, அதியாபதியற்ற விரிவாக்கம் ஆகியவை இணைக்கப்பட்டுள்ளன.
• எதிர்கால ஆய்வுகளில் குவாண்டம் உருவகப்படுத்துதல்கள், அணு இடையீட்டுமானிகள், ஈர்ப்புவிசை அளவீடுகள், அடிப்படை இயற்பியலுக்கான சோதனைகள் ஆகியவை இடம்பெறலாம்.