Jason P. Dinh, Merilend Universiteti Kompüter Riyaziyyatı və Təbiət Elmləri Kolleci tərəfindən

Stephanie Baum tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Təcrübə temperaturlarını qorumaq üçün paslanmayan poladdan hazırlanmış vakuum kamerasından istifadə edilmişdir. Müəllif: Jason P. Dinh

_{Merilend Universitetinin kimya fizikləri tərəfindən aparılan yeni bir araşdırma, molekulyar hidrogenin ( H2} ) nüvə spinini quru buzda dondurmaqla necə idarə edəcəyini nümayiş etdirir. Physical Review Letters jurnalında dərc olunan bu yeni texnika , hidrogen yanacağı üçün enerji saxlama, kvant hesablamaları üçün yaddaş və kosmosda komet temperaturunu ölçmək qabiliyyətini yaxşılaşdıra bilər.

UMD-nin Kimya və Biokimya kafedrasının dosenti və məqalənin baş müəllifi Leah Dodson bildirib ki, “Məqaləmiz yalnız material dizaynından istifadə edərək kvant davranışını idarə etməyin yeni bir yolunu nümayiş etdirir. Biz eksperimental olaraq göstəririk ki, ən sadə molekul olan molekulyar hidrogen müxtəlif molekulyar kristallar daxilində məhdudlaşdıqda , ətrafdakı bərk cismin simmetriyası hansı kvant spin vəziyyətlərinin qarşılıqlı çevrilə biləcəyini və hansılarının qorunub saxlanıldığını müəyyən edir.”

Nüvə spini atom nüvəsinin bucaq impulsunu təsvir edir. Molekulyar hidrogen iki halda mövcuddur: biri iki hidrogen atomunun nüvə spinlərinin ləğv olunduğu (para-H2 ₎ , digəri isə cəmləndiyi (ortho-H2 ₎ . Ortho-H2 _-nin nüvənin fırlanma istiqaməti ilə təyin olunan üç alt halı var.

Molekulyar hidrogen soyuduqda, orto-H2 _təbii olaraq daha aşağı enerjili vəziyyətinə, para-H2-yə çevrilmək istəyir _, lakin yeni tədqiqat göstərir ki, maddənin quru buz kristallarında dondurulması orto-H2-nin iki alt halı üçün bu çevrilməni _bloklayır .Tədqiqat müəllifi Nathan McLane bu tədqiqatda istifadə edilən vakuumla möhürlənmiş kameranı idarə edir. Mənbə: Jason P. Dinh

Kimyəvi fizika üzrə aspirant və məqalənin aparıcı müəllifi Neytan Makleyn bildirib ki, “Əsas tapıntı odur ki, H2 molekulunu hansı buzun içinə qoyduğumuzdan asılı olaraq _{, onun kvant dinamikası tamamilə ətraf mühitdən asılıdır”.}

Səbəb kristal quru buzun həndəsəsi ilə bağlıdır. Makleyn bildirib ki, onun quruluşu və simmetriyası “H2-nin riayət etməli olduğu bir sıra ‘qaydalar’ tətbiq edir” _. Tədqiqatçılar aşkar ediblər ki, bu qaydalar kristal qəfəsinə azot dioksidi daxil etməklə yumşaldıla bilər ki, bu da kristal xüsusiyyətlərini dəyişdirir və hər üç orto-H2 _{substratının para- H2-} yə çevrilməsinə imkan verir .

Nüvə spinini idarə edə bilmək geniş tətbiqlərə malikdir, lakin indiyə qədər güclü maqnit sahələri və ya kimyəvi katalizatorlar tələb edirdi. Hidrogenin müxtəlif kvant hallarının qızması üçün müxtəlif miqdarda enerji tələb etdiyindən, ABŞ Energetika Nazirliyi molekulyar hidrogenin müəyyən nüvə spin hallarını zənginləşdirərək digərlərini qoruyaraq hidrogen yanacağını daha sabit və səmərəli şəkildə saxlaya bilər. Daha sonra Dodson və Makleyn bu təcrübəni başqa bir yanacaqla – metanla təkrarlayacaqlar.

Dodson əlavə etdi ki, molekulyar hidrogen ortodan paraya çevrildikdə istilik yayır. O dedi ki, yanacaq menecerləri bu istiliyi təhlükəsiz və səmərəli şəkildə idarə etməlidirlər, ona görə də onun necə istehsal olunduğunu anlamağa təşviq olunurlar.

Bu tapıntılar astronomik ölçmələri də yaxşılaşdıra bilər. Astrokimya üzrə də təhsil alan Dodson izah etdi ki, NASA kometlərin əmələ gəldiyi temperaturu qiymətləndirmək üçün kometlərdən ayrılan orto və para suyunun nisbətlərini ölçür. Bu hesablama kometlərdə nüvə spinlərinin necə dəyişdiyinə dair müəyyən sübut olunmamış nümunələri fərz edir; Dodson bu yeni yanaşmadan istifadə edərək laboratoriyada bu fərziyyələri təsdiqləməyə və ya təkzib etməyə ümid edir.

Nəhayət, hissəciklərin kvant vəziyyətlərini qoruya bilmək kvant hesablamaları üçün daha sabit yaddaş formalarına gətirib çıxara bilər. Makleyn izah etdi ki, bu faydalar əhəmiyyətli ola bilər, çünki eksperimental quraşdırma çox sadədir.

Makleyn dedi: “Adətən, kvant alimləri kubitləri əldə etmək üçün bu çox mürəkkəb təcrübələr aparmalıdırlar. Amma bu, sadəcə quru buzda olan H2-dir. _“

Kvant alimlərinin quru buzda dondurulmuş hidrogenlə kubitlər yaratması ehtimalı az olsa da, Dodson bu əlamətdar tədqiqatın daha çox tətbiqi tədqiqat üçün zəmin yaratdığını söylədi.

“Bu iş kvant vəziyyətlərinin necə qoruna biləcəyi üçün əsas qaydaları müəyyən edir”, – deyə o bildirib. “Təsir də elə buradadır.”

Nəşr detalları

Nathan McLane və digərləri, Molekulyar kristallarda H2-nin nüvə spin çevrilməsi üçün ətraf mühit tərəfindən tətbiq edilən seçim qaydaları, _Physical Review Letters (2026). DOI: 10.1103/2yw9-7h62 . ArXiv -də : DOI: 10.48550/arxiv.2510.16155

Jurnal məlumatları: Fiziki İcmal Məktubları , arXiv