વૈજ્ઞાનિકોએ પ્રકાશને એક અનોખા “સુપરસોલિડ”માં રૂપાંતરિત કરીને ભૌતિકશાસ્ત્રના ક્ષેત્રમાં એક ઐતિહાસિક સિદ્ધિ હાંસલ કરી છે.
આ પ્રથમ પ્રકારનું સુપરસોલિડ એક એવી અવસ્થા છે જે નક્કર અને પ્રવાહીના ગુણધર્મોને એકસાથે જોડે છે, જે ક્વોન્ટમ ભૌતિકશાસ્ત્રની નવી સીમાઓ ખોલે છે. 5 માર્ચ, 2025ના રોજ પ્રકાશિત થયેલા આ સંશોધનથી ભવિષ્યની ટેક્નોલોજી અને વૈજ્ઞાનિક સમજણમાં ક્રાંતિકારી ફેરફારોની આશા જાગી છે.
આ નવી શોધની પાછળ ઇટાલીના નેશનલ રિસર્ચ કાઉન્સિલ (CNR)ના વૈજ્ઞાનિકોની ટીમ છે, જેનું નેતૃત્વ ડિમિટ્રિઓસ ટ્રાયપોજીઓર્ગોસ અને ડેનિયલ સાનવીટો દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું. આ પ્રયોગમાં, તેમણે પ્રકાશના કણોને એક ખાસ પ્રકારના સેમિકન્ડક્ટર, એલ્યુમિનિયમ ગેલિયમ આર્સેનાઇડ, સાથે જોડીને એક નવી અવસ્થામાં રૂપાંતરિત કર્યા. આ પ્રક્રિયામાં લેસરનો ઉપયોગ કરીને પ્રકાશને એવી રીતે નિયંત્રિત કરવામાં આવ્યો કે તે એક સ્ફટિક જેવી રચના ધરાવે છે, પરંતુ તે જ સમયે પ્રવાહીની જેમ ઘર્ષણ વિના વહી શકે છે. આ સુપરસોલિડની રચના ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સના સિદ્ધાંતોને વાસ્તવિકતામાં ફેરવે છે, જે અગાઉ માત્ર સૈદ્ધાંતિક ચર્ચાઓમાં જ અસ્તિત્વ ધરાવતું હતું.
સુપરસોલિડ શું છે? સામાન્ય રીતે આપણે પદાર્થની ચાર અવસ્થાઓથી પરિચિત છીએ: નક્કર, પ્રવાહી, વાયુ અને પ્લાઝ્મા. પરંતુ સુપરસોલિડ એ એક એવી ક્વોન્ટમ અવસ્થા છે જે નક્કરની જેમ સ્થિર રચના ધરાવે છે અને સાથે જ સુપરફ્લુઇડની જેમ શૂન્ય ઘર્ષણ સાથે વહી શકે છે. આ ગુણધર્મોનું સંયોજન પરંપરાગત ભૌતિકશાસ્ત્રના નિયમોને પડકારે છે. અગાઉ, સુપરસોલિડનું અસ્તિત્વ માત્ર અત્યંત ઠંડા અણુઓ (જેમ કે હિલિયમ-4)નો ઉપયોગ કરીને પ્રયોગશાળામાં સાબિત કરવામાં આવ્યું હતું, પરંતુ પ્રકાશનો ઉપયોગ કરીને આવું કરવું એ પ્રથમ પ્રયાસ છે.
આ સંશોધનની શરૂઆત એક દાયકા પહેલાં ડેનિયલ સાનવીટો દ્વારા કરવામાં આવેલા કાર્યથી થઈ હતી, જેમણે દર્શાવ્યું હતું કે પ્રકાશ પ્રવાહીની જેમ વર્તી શકે છે. આ વિચારને આગળ ધપાવતા, ટ્રાયપોજીઓર્ગોસ અને તેમની ટીમે એક નવું પગલું ભર્યું. તેમણે લેસરના પ્રકાશને ગેલિયમ આર્સેનાઇડની બનેલી એક નાની પટ્ટી પર પ્રક્ષેપિત કર્યો, જેમાં ખાસ પ્રકારની રિજ પેટર્ન બનાવવામાં આવી હતી. આ પ્રક્રિયામાં પ્રકાશ અને પદાર્થની આંતરક્રિયાએ “પોલેરિટોન” નામના હાઇબ્રિડ કણોનું નિર્માણ કર્યું, જે સુપરસોલિડની રચનાનું મૂળભૂત તત્વ બન્યું.
આ પ્રયોગની સફળતા સાબિત કરવી સરળ નહોતી. સંશોધકોને એ સુનિશ્ચિત કરવું પડ્યું કે આ નવી અવસ્થા ખરેખર નક્કર અને પ્રવાહી બંનેના ગુણધર્મો ધરાવે છે. તેમણે પોલેરિટોનની ઘનતા માપી અને જોયું કે તે એક સ્ફટિકની જેમ નિયમિત પેટર્ન દર્શાવે છે, પરંતુ તે જ સમયે તેમાં સુપરફ્લુઇડની સુસંગતતા પણ જોવા મળી. આ પરિણામોને નેચર જર્નલમાં પ્રકાશિત કરવામાં આવ્યા, જે દર્શાવે છે કે આ શોધ કેટલી મહત્વપૂર્ણ છે.
આ શોધનું મહત્વ શું છે? સૌપ્રથમ, તે ક્વોન્ટમ ભૌતિકશાસ્ત્રની નવી શક્યતાઓ ખોલે છે. પ્રકાશથી બનેલું સુપરસોલિડ અણુઓથી બનેલા સુપરસોલિડની સરખામણીમાં ઓછા ઠંડા તાપમાને કામ કરી શકે છે, જે તેને વધુ સરળતાથી અભ્યાસ કરવા યોગ્ય બનાવે છે. બીજું, આ શોધ ભવિષ્યની ટેક્નોલોજી માટે નવા દ્વાર ખોલી શકે છે, જેમ કે ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગ, ફોટોનિક્સ અને ઉર્જા સંગ્રહ. ઉદાહરણ તરીકે, સુપરસોલિડનો ઉપયોગ ક્વોન્ટમ ડિવાઇસ માટે ઠંડક પ્રણાલી તરીકે અથવા ઉચ્ચ-ક્ષમતાની બેટરીઓમાં થઈ શકે છે.
આ સંશોધનની પાછળની પદ્ધતિ પણ રસપ્રદ છે. પરંપરાગત રીતે, સુપરસોલિડ બનાવવા માટે અત્યંત નીચા તાપમાને બોઝ-આઇન્સ્ટાઇન કન્ડેન્સેટ (BEC)નો ઉપયોગ થતો હતો. પરંતુ આ પ્રયોગમાં, વૈજ્ઞાનિકોએ પ્રકાશના ક્વોન્ટમ ગુણધર્મોનો ઉપયોગ કરીને એક નવી રીત શોધી કાઢી. આ નવી પદ્ધતિને “ડ્રાઇવન-ડિસિપેટિવ પોલેરિટોન સિસ્ટમ” તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, જે અગાઉની પદ્ધતિઓથી સંપૂર્ણપણે અલગ છે.
ફ્રાન્સની સોર્બોન યુનિવર્સિટીના આલ્બર્ટો બ્રામાટીએ આ શોધને મહત્વની ગણાવી, પરંતુ એમ પણ કહ્યું કે સુપરસોલિડના ગુણધર્મોને સંપૂર્ણ રીતે સમજવા માટે વધુ માપન અને વિશ્લેષણની જરૂર છે. ટ્રાયપોજીઓર્ગોસે જણાવ્યું કે, “આ એક નવી શરૂઆત છે. અમે હજુ પણ આ અવસ્થાની લાક્ષણિકતાઓને સંપૂર્ણ રીતે સમજવાની પ્રક્રિયામાં છીએ.” તેમની ટીમ આગળના સંશોધનમાં આ સુપરસોલિડની રચનાને વધુ નિયંત્રિત કરવા અને તેના ઉપયોગો શોધવા માટે કામ કરશે.
આ શોધની સંભવિત અસરો વિશાળ છે. ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગમાં, સુપરસોલિડનો ઉપયોગ ક્યુબિટ્સ (ક્વોન્ટમ બિટ્સ)ને સ્થિર રાખવા માટે થઈ શકે છે, જે ઝડપી અને વધુ કાર્યક્ષમ કમ્પ્યુટરોનું નિર્માણ કરી શકે છે. ફોટોનિક્સના ક્ષેત્રમાં, તે નવી ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ્સનું નિર્માણ કરી શકે છે, જે સંચાર અને ડેટા ટ્રાન્સફરને વધુ સારું બનાવશે. ઉર્જા સંગ્રહમાં, તે ઉચ્ચ-ક્ષમતાની બેટરીઓ અથવા સુપરકેપેસિટર્સના વિકાસમાં મદદ કરી શકે છે.
આ શોધને લઈને વૈજ્ઞાનિક સમુદાયમાં ઉત્સાહ છે. ઘણા નિષ્ણાતો માને છે કે આ પ્રકાશ-આધારિત સુપરસોલિડ અણુ-આધારિત સુપરસોલિડની તુલનામાં વધુ લવચીક અને નિયંત્રણમાં સરળ હશે. આનાથી ક્વોન્ટમ અવસ્થાઓના અભ્યાસમાં નવી સફળતાઓ મળી શકે છે, જે આપણા બ્રહ્માંડના મૂળભૂત નિયમોને સમજવામાં મદદ કરશે.
નિષ્કર્ષમાં, પ્રકાશમાંથી બનાવેલું આ વિશ્વનું પ્રથમ સુપરસોલિડ માત્ર એક વૈજ્ઞાનિક સિદ્ધિ નથી, પરંતુ ભવિષ્યની ટેક્નોલોજી અને સંશોધન માટે એક નવું પ્લેટફોર્મ છે. આ શોધ આપણને પ્રકાશ અને પદાર્થની આંતરક્રિયાઓને નવી રીતે સમજવાની તક આપે છે, જે આગામી વર્ષોમાં ઘણા ક્ષેત્રોમાં પરિવર્તન લાવી શકે છે. આ એક એવું પગલું છે જે ભૌતિકશાસ્ત્રના ઇતિહાસમાં હંમેશા યાદ રહેશે.