भौतिकविदों ने बोस गैस में रिडबर्ग पोलरोन को देखा है। जाह्न-टेलर धातुएँ

योजना:

1 रिडबर्ग परमाणुओं के गुण
- 1.1 रिडबर्ग परमाणुओं की द्विध्रुवीय नाकाबंदी
2 अनुसंधान की दिशाएँ और संभावित अनुप्रयोग

परिचय

रिडबर्ग परमाणु(जे.आर. रिडबर्ग के सम्मान में नाम दिया गया) - क्षार धातुओं के परमाणु जिनमें बाहरी इलेक्ट्रॉन अत्यधिक उत्तेजित अवस्था में होता है (स्तर तक) एन ~ 100). किसी परमाणु को जमीनी अवस्था से उत्तेजित अवस्था में स्थानांतरित करने के लिए, इसे गुंजयमान लेजर प्रकाश से विकिरणित किया जाता है या रेडियो फ्रीक्वेंसी डिस्चार्ज शुरू किया जाता है। रिडबर्ग परमाणु का आकार जमीनी अवस्था में उसी परमाणु के आकार से n=100 के लिए लगभग 10,000 गुना बड़ा है (नीचे तालिका देखें)।

1. रिडबर्ग परमाणुओं के गुण

इलेक्ट्रॉन त्रिज्या की कक्षा में घूमता है आरन्यूटन के दूसरे नियम के अनुसार, नाभिक के चारों ओर एक बल का अनुभव होता है:

कहाँ क= 1/(4πε 0), इ-इलेक्ट्रॉन चार्ज.

इकाइयों में कक्षीय गति ħ के बराबर:

इन दो समीकरणों से हमें "n" अवस्था में एक इलेक्ट्रॉन की कक्षीय त्रिज्या के लिए एक अभिव्यक्ति प्राप्त होती है

रिडबर्ग अवस्था में रुबिडियम परमाणु के लेजर उत्तेजना की योजना

ऐसे हाइड्रोजन जैसे परमाणु की बंधन ऊर्जा बराबर होती है

जहां Ry = 13.6 eV Rydberg स्थिरांक है, और δ परमाणु चार्ज दोष, जो बड़े पैमाने पर एननगण्य. के बीच ऊर्जा का अंतर एन-एम और एन+1-वें ऊर्जा का स्तर लगभग बराबर है

परमाणु का विशिष्ट आकार आर एनऔर एक इलेक्ट्रॉन की क्रांति की विशिष्ट अर्धशास्त्रीय अवधि बराबर होती है

कहाँ ए बी = 0.5×10 −10 मीटरबोह्र त्रिज्या है, और टी 1 ~ 10 −16 एस.

आइए हाइड्रोजन परमाणु की जमीनी और रिडबर्ग अवस्थाओं की कुछ संख्याओं की तुलना करें।

1.1. रिडबर्ग परमाणुओं की द्विध्रुवीय नाकाबंदी

जब परमाणु जमीनी अवस्था से रिडबर्ग अवस्था तक उत्तेजित होते हैं, तो एक दिलचस्प घटना घटित होती है, जिसे कहा जाता है द्विध्रुवीय नाकाबंदी.आवेशित परमाणु युग्म में, जमीनी अवस्था में परमाणुओं के बीच की दूरी बड़ी होती है और व्यावहारिक रूप से परमाणुओं के बीच कोई परस्पर क्रिया नहीं होती है। हालाँकि, जब परमाणु रिडबर्ग अवस्था में उत्तेजित होते हैं, तो उनकी कक्षीय त्रिज्या बढ़ जाती है एन 2 ~1 µm तक. परिणामस्वरूप, परमाणु "करीब आते हैं", उनके बीच परस्पर क्रिया काफी बढ़ जाती है, जिससे परमाणुओं की अवस्थाओं की ऊर्जा में बदलाव होता है। इससे क्या होता है? आइए मान लें कि एक कमजोर प्रकाश नाड़ी जमीनी अवस्था से राइबर्ग अवस्था तक केवल एक परमाणु को उत्तेजित करने में सक्षम थी। "द्विध्रुव नाकाबंदी" के कारण समान स्तर पर किसी अन्य परमाणु को आबाद करने का प्रयास स्पष्ट रूप से असंभव हो जाता है।

2. अनुसंधान की दिशाएँ और संभावित अनुप्रयोग

परमाणुओं की रिडबर्ग अवस्थाओं से संबंधित अनुसंधान को दो समूहों में विभाजित किया जा सकता है: स्वयं परमाणुओं का अध्ययन और अन्य उद्देश्यों के लिए उनके गुणों का उपयोग।

अनुसंधान के मौलिक क्षेत्र:

बड़े पैमाने पर कई राज्यों से एनएक तरंग पैकेट बनाना संभव है जो कमोबेश अंतरिक्ष में स्थानीयकृत होगा। यदि कक्षीय क्वांटम संख्या भी बड़ी है, तो हमें लगभग एक शास्त्रीय चित्र मिलेगा: एक स्थानीयकृत इलेक्ट्रॉन बादल नाभिक के चारों ओर उससे काफी दूरी पर घूमता है।
यदि कक्षीय संवेग छोटा है, तो ऐसे तरंग पैकेट की गति होगी अर्ध-एक-आयामी: इलेक्ट्रॉन बादल नाभिक से दूर चला जाएगा और फिर से उसके पास आएगा। यह सूर्य के चारों ओर घूमते समय शास्त्रीय यांत्रिकी में अत्यधिक लम्बी अण्डाकार कक्षा का एक एनालॉग है।
बाहरी विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र में रिडबर्ग इलेक्ट्रॉन का व्यवहार। नाभिक के नजदीक स्थित सामान्य इलेक्ट्रॉन मुख्य रूप से नाभिक के मजबूत इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र को महसूस करते हैं (के क्रम पर) 10 9 वी/सेमी), और उनके लिए बाहरी क्षेत्र केवल छोटे योजक की भूमिका निभाते हैं। रिडबर्ग इलेक्ट्रॉन एक अत्यधिक कमजोर परमाणु क्षेत्र को महसूस करता है ( ई ~ ई 0 /एन 4), और इसलिए बाहरी क्षेत्र इलेक्ट्रॉन की गति को मौलिक रूप से विकृत कर सकते हैं।
दो रिडबर्ग इलेक्ट्रॉनों वाले परमाणुओं में दिलचस्प गुण होते हैं, जिनमें से एक इलेक्ट्रॉन दूसरे की तुलना में अधिक दूरी पर नाभिक के चारों ओर "घूमता" है। ऐसे परमाणु कहलाते हैं ग्रहों.
एक परिकल्पना के अनुसार, बॉल लाइटिंग में रिडबर्ग पदार्थ होता है।

रिडबर्ग परमाणुओं के असामान्य गुणों का उपयोग पहले से ही किया जा रहा है

क्वांटम रेडियो डिटेक्टर: रिडबर्ग परमाणु रेडियो रेंज में एक भी फोटॉन का पता लगा सकते हैं, जो पारंपरिक एंटेना की क्षमताओं से कहीं परे है।
रिडबर्ग इलेक्ट्रॉन का चरणबद्ध ऊर्जा स्पेक्ट्रम एक "ऊर्जा संतुलन" के रूप में कार्य करता है जिसका उपयोग ऊर्जा को सटीक रूप से मापने के लिए किया जा सकता है।
इंटरस्टेलर माध्यम में रिडबर्ग परमाणु भी देखे जाते हैं। वे बहुत संवेदनशील दबाव सेंसर हैं, जो प्रकृति द्वारा हमारे लिए ही बनाए गए हैं।

2009 में, स्टटगार्ट विश्वविद्यालय के शोधकर्ता रिडबर्ग अणु प्राप्त करने में सफल रहे।

डब्ल्यू डेमट्रोडरलेज़र स्पेक्ट्रोस्कोपी: बुनियादी अवधारणाएँ और इंस्ट्रुमेंटेशन। - स्प्रिंगर, 2009. - 924 पी। - आईएसबीएन 354057171एक्स
आर. हेइडेमैन एट अल. (2007)। "मजबूत नाकाबंदी व्यवस्था में सुसंगत सामूहिक रिडबर्ग उत्तेजना के लिए साक्ष्य - link.aps.org/abstract/PRL/v99/e163601"। भौतिक समीक्षा पत्र 99 (16): 163601. DOI:10.1103/PhysRevLett.99.163601 - dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.99.163601। arΧiv:quant-ph/0701120 - arxiv.org/abs/quant-ph/0701120।
बॉल लाइटिंग में सामंजस्य - scation.aip.org/journals/doc/APPLAB-ft/vol_83/iss_11/2283_1.html
membrana.ru "दुनिया में पहली बार, एक रिडबर्ग अणु प्राप्त किया गया है" - www.membrana.ru/lenta/?9250

क्षार धातुएँ, जिनमें बाहरी इलेक्ट्रॉन अत्यधिक उत्तेजित अवस्था (स्तर तक) में होता है एनलगभग 1000). किसी परमाणु को जमीनी अवस्था से उत्तेजित अवस्था में स्थानांतरित करने के लिए, इसे गुंजयमान लेजर प्रकाश से विकिरणित किया जाता है या रेडियो फ्रीक्वेंसी डिस्चार्ज शुरू किया जाता है। रिडबर्ग परमाणु का आकार जमीनी अवस्था में उसी परमाणु के आकार से लगभग 10 6 गुना अधिक हो सकता है एन = 1000 (नीचे दी गई तालिका देखें)।

रिडबर्ग परमाणुओं के गुण

इलेक्ट्रॉन त्रिज्या की कक्षा में घूमता है आरन्यूटन के दूसरे नियम के अनुसार, नाभिक के चारों ओर एक बल का अनुभव होता है

जहां (ढांकता हुआ संवेदनशीलता है), इ-इलेक्ट्रॉन चार्ज.

इकाइयों में कक्षीय गति ħ के बराबर होती है

इन दो समीकरणों से हमें अवस्था में एक इलेक्ट्रॉन की कक्षीय त्रिज्या के लिए एक अभिव्यक्ति प्राप्त होती है एन :

रिडबर्ग अवस्था में रुबिडियम परमाणु के लेजर उत्तेजना की योजना।

ऐसे हाइड्रोजन जैसे परमाणु की बंधन ऊर्जा बराबर होती है

कहाँ रय= 13.6 ईवीरिडबर्ग स्थिरांक है, और δ - परमाणु चार्ज दोष, जो बड़े पैमाने पर एननगण्य. के बीच ऊर्जा का अंतर एन-वें और एन+1वें ऊर्जा स्तर लगभग बराबर है

कहाँ एक बी= 0.5·10 −10 मीटरबोह्र त्रिज्या है, और टी 1 ~ 10 −16 सेकंड.

हाइड्रोजन परमाणु की पहली उत्तेजित और रिडबर्ग अवस्था के पैरामीटर

मुख्य क्वांटम संख्या,	पहला उत्साहित राज्य,	Rydbergskoe राज्य,
एक परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन की बंधन ऊर्जा (आयनीकरण क्षमता), ईवी	≃ 5	≃ 10 −5
परमाणु का आकार (इलेक्ट्रॉन कक्षा की त्रिज्या), मी	~ 10 −10	~ 10 −4
कक्षा में एक इलेक्ट्रॉन की क्रांति की अवधि, एस	~ 10 −16	~ 10 −7
प्राकृतिक जीवन काल, एस	~ 10 −8	~ 1

से संक्रमण के दौरान हाइड्रोजन परमाणु के विकिरण की तरंग दैर्ध्य एन'=91पर एन = 90 3.4 सेमी के बराबर

रिडबर्ग परमाणुओं की द्विध्रुवीय नाकाबंदी

जब परमाणु जमीनी अवस्था से रिडबर्ग अवस्था तक उत्तेजित होते हैं, तो एक दिलचस्प घटना घटित होती है, जिसे "द्विध्रुव नाकाबंदी" कहा जाता है।

एक विरल परमाणु युग्म में, जमीनी अवस्था में परमाणुओं के बीच की दूरी बड़ी होती है, और व्यावहारिक रूप से परमाणुओं के बीच कोई परस्पर क्रिया नहीं होती है। हालाँकि, जब परमाणु Rydberg अवस्था में उत्तेजित होते हैं, तो उनकी कक्षीय त्रिज्या बढ़ जाती है और 1 μm के क्रम के मान तक पहुँच जाती है। परिणामस्वरूप, परमाणु "करीब आ जाते हैं", उनके बीच परस्पर क्रिया काफी बढ़ जाती है, जिससे परमाणुओं की अवस्थाओं की ऊर्जा में बदलाव होता है। इससे क्या होता है? आइए मान लें कि एक कमजोर प्रकाश नाड़ी जमीनी अवस्था से रायबर्ग अवस्था तक केवल एक परमाणु को उत्तेजित करने में सक्षम थी। "द्विध्रुव नाकाबंदी" के कारण समान स्तर पर किसी अन्य परमाणु को आबाद करने का प्रयास स्पष्ट रूप से असंभव हो जाता है।

अनुसंधान की दिशाएँ और संभावित अनुप्रयोग

अनुसंधान के मौलिक क्षेत्र:

रिडबर्ग परमाणुओं के असामान्य गुणों का उपयोग पहले से ही किया जा रहा है

2009 में, शोधकर्ता रिडबर्ग अणु प्राप्त करने में कामयाब रहे (अंग्रेज़ी)रूसी .

रेडियो खगोल विज्ञान

रेडियो खगोल विज्ञान में रिडबर्ग परमाणुओं पर पहला प्रायोगिक डेटा 1964 में आर.एस. सोरोचेंको एट अल (FIAN) द्वारा सेंटीमीटर आवृत्ति रेंज में ब्रह्मांडीय वस्तुओं के विकिरण का अध्ययन करने के लिए बनाए गए 22-मीटर परावर्तक रेडियो टेलीस्कोप पर प्राप्त किया गया था। जब दूरबीन को ओमेगा नेबुला की ओर उन्मुख किया गया, तो इस नेबुला से आने वाले रेडियो उत्सर्जन के स्पेक्ट्रम में, तरंग दैर्ध्य λ ≃ 3.4 सेमी पर एक उत्सर्जन रेखा का पता चला। यह तरंग दैर्ध्य रिडबर्ग राज्यों के बीच संक्रमण से मेल खाती है एन'=91और एन = 90 हाइड्रोजन परमाणु के स्पेक्ट्रम में।

साहित्य

न्यूकामनेर जे., रिनेनबर्ग एच., वियत्ज़के के. एट अल। n ≅ 500 // फिज़ पर रिडबर्ग परमाणुओं की स्पेक्ट्रोस्कोपी। रेव लेट. 1987. वॉल्यूम. 59. पी. 26.
फ्रे एम. टी. हिल एस. बी.. स्मिथ के. ए.. डनिंग एफ. बी., फैब्रिकैंट आई. आई. अति-उच्च-एन रिडबर्ग परमाणुओं का उपयोग करके माइक्रोइलेक्ट्रॉनवोल्ट ऊर्जा पर इलेक्ट्रॉन-अणु प्रकीर्णन का अध्ययन // भौतिक। रेव लेट. 1995. वॉल्यूम. 75, संख्या 5. पी. 810-813.
सोरोचेंको आर.एल., सलोमोनोविच ए.ई. अंतरिक्ष में विशाल परमाणु // प्रकृति। 1987. नंबर 11. पी. 82.
डेलगार्नो ए. खगोल भौतिकी में रिडबर्ग परमाणु // परमाणुओं और अणुओं की रिडबर्ग अवस्थाएँ: अनुवाद। अंग्रेज़ी से / ईडी। आर. स्टेबिन्स, एफ. डनिंग। एम.: मीर. 1985. पी. 9.
स्मिरनोव बी.एम. उत्साहित परमाणु। एम.: एनर्जोइज़डैट, 1982. अध्याय। 6.

लिंक

डेलोन एन.बी.रिडबर्ग एटम्स // सोरोस एजुकेशनल जर्नल, 1998, नंबर 4, पी। 64-70
"कंडेंस्ड रिडबर्ग मैटर", ई. ए. मैनकिन, एम. आई. ओझोवन, पी. पी. पोलुएक्टोव, जर्नल "नेचर" एन1, 2001 से लेख।

विकिमीडिया फाउंडेशन. 2010.

एक विदेशी अणु, जिसका अस्तित्व अब तक केवल सैद्धांतिक बहस का विषय था, अंततः स्टटगार्ट विश्वविद्यालय से वेरा बेंडकोव्स्की के नेतृत्व में वैज्ञानिकों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम द्वारा प्राप्त किया गया है। यह खोज क्वांटम सिद्धांत के लिए नया समर्थन प्रदान करती है, जो असामान्य परिस्थितियों में इलेक्ट्रॉनों के व्यवहार का वर्णन करती है।

नया अणु दो रूबिडियम परमाणुओं से "बनाया" गया था, जिनमें से एक साधारण परमाणु था और दूसरा रिडबर्ग परमाणु था। इसका मतलब यह है कि इसके बाहरी कोश में एक इलेक्ट्रॉन अत्यधिक उत्तेजित अवस्था में था।

रिडबर्ग परमाणु स्वयं असामान्य वस्तुएं हैं। वे तब प्राप्त होते हैं जब इलेक्ट्रॉन शेल एक निश्चित तरंग दैर्ध्य के साथ लेजर बीम के संपर्क में आता है। सीधे शब्दों में कहें तो, रिडबर्ग परमाणु का एक इलेक्ट्रॉन नाभिक से बहुत अधिक दूरी पर चला जाता है, किसी भी अन्य परमाणु के इलेक्ट्रॉनों की तुलना में बहुत अधिक, लेकिन, फिर भी, इसके साथ जुड़ा रहता है।

कोलोराडो विश्वविद्यालय के एक सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी क्रिस ग्रीन और उनके कई सहयोगियों ने 1970 के दशक में भविष्यवाणी की थी कि रिडबर्ग और सामान्य परमाणुओं के बीच बातचीत से अणुओं का निर्माण संभव है। लेकिन चूँकि यह अंतःक्रिया प्रदान करने वाला इलेक्ट्रॉन अपने मूल परमाणु से बहुत दूर है, परिणामी रासायनिक बंधन असामान्य रूप से कमजोर है, इसलिए सामान्य परिस्थितियों में एक रिडबर्ग अणु अस्तित्व में ही नहीं रह सकता है।

2000 में, शोधकर्ताओं की एक टीम जिसमें क्रिस ग्रीन भी शामिल थे, ने रुबिडियम के डायटोमिक रिडबर्ग अणु के विन्यास की गणना की, और प्राचीन प्राणी के बाहरी इलेक्ट्रॉन खोल के ग्राफिकल प्रतिनिधित्व की समानता के कारण इसे ट्रिलोबाइट कहा। बायीं ओर का चित्र इस स्थानिक ग्राफ को दर्शाता है, जो अंतरिक्ष में एक विशेष बिंदु पर एक बाहरी वैलेंस इलेक्ट्रॉन को खोजने की संभावना को दर्शाता है, और दाईं ओर आप त्रिलोबाइट को स्वयं देख सकते हैं (ग्रीन, डिकिंसन, सडेगपुर द्वारा चित्रण, कोलोराडो से फोटो। edu).

इस तरह के एक विदेशी अणु का निर्माण अंततः संभव होने से पहले परमाणुओं को पूर्ण शून्य के करीब तापमान तक ठंडा करने की तकनीक को सही करने में कई साल लग गए।

बेंडकोव्स्की और उनके सहयोगियों ने बिल्कुल यही किया। वेरा बताते हैं: “परमाणुओं के नाभिक एक दूसरे से सही दूरी पर होने चाहिए ताकि इलेक्ट्रॉन क्षेत्र एक दूसरे को “ढूंढ” सकें और बातचीत करना शुरू कर सकें। हमने रूबिडियम के एक अल्ट्राकोल्ड क्लाउड का उपयोग किया, जिसमें तापमान कम होने पर गैस परमाणु एक साथ करीब आ गए।

लेज़र का उपयोग करके वैज्ञानिकों ने इनमें से कुछ परमाणुओं को रिडबर्ग अवस्था में स्थानांतरित कर दिया। शून्य के बहुत करीब तापमान पर, यह "महत्वपूर्ण दूरी" लगभग 100 नैनोमीटर थी।

एक अणु बनाने वाले दो परमाणुओं के बीच की यह दूरी सामान्य (दसियों और सैकड़ों पिकोमीटर) से लगभग 1000 गुना अधिक है। यह आश्चर्य की बात नहीं है कि पूर्ण शून्य पर भी, रिडबर्ग अणु बहुत अस्थिर होते हैं। प्रयोग में प्राप्त सबसे लंबे समय तक जीवित रहने की अवधि 18 माइक्रोसेकंड थी।

1934 में, महान फर्मी ने भविष्यवाणी की थी कि यदि एक परमाणु का सामना "भटकते" इलेक्ट्रॉन से होता है, तो वह उसके साथ बातचीत करने में सक्षम होगा। लेकिन ग्रीन बताते हैं कि फर्मी इस तरह के अति-कमजोर बंधन का उपयोग करके एक अणु बनाने के लिए इतनी आगे नहीं बढ़ पाई।

प्रयोग का विवरण यहां पाया जा सकता है

विज्ञान के इतिहास में पहली बार, हार्वर्ड-एमआईटी सेंटर फॉर अल्ट्राकोल्ड एटम्स के वैज्ञानिकों की एक टीम, जिसका नेतृत्व प्रोफेसर मिखाइल ल्यूकिन और व्लादन वुलेटिक ने किया, ने प्रकाश के फोटॉन को एक-दूसरे के साथ बातचीत करने और संचार करने के लिए प्रेरित किया, जिससे पदार्थ के अणुओं का कुछ निर्माण हुआ। बनाने वाला पदार्थ, जो पहले केवल सिद्धांत रूप में अस्तित्व में था। यह खोज प्रकाश की प्रकृति के बारे में मानव के सौ से अधिक वर्षों के ज्ञान की अवहेलना में की गई थी, और यह इस दावे का खंडन करती है कि फोटॉन तटस्थ, भारहीन कण हैं जो एक दूसरे के साथ बातचीत नहीं कर सकते हैं।

प्रोफ़ेसर ल्यूकिन कहते हैं, "निर्मित फोटोनिक अणुओं का व्यवहार प्राकृतिक उत्पत्ति और कृत्रिम उत्पत्ति के प्रकाश के व्यवहार से भिन्न होता है, लेजर प्रकाश की किरणों से, जिनसे वे बनाए गए थे," प्रोफेसर ल्यूकिन कहते हैं, "सबसे अधिक, उनका व्यवहार कुछ अच्छी तरह से ज्ञात जैसा दिखता है।" विज्ञान गल्प से हमें - शूरवीरों का प्रकाश कृपाण - स्टार वार्स से जेडी।

"वर्तमान में हम प्रकाश के अधिकांश गुणों को जानते हैं जो संकेत देते हैं कि फोटॉन भारहीन होते हैं और एक-दूसरे के साथ बातचीत नहीं करते हैं; लेजर प्रकाश की दो किरणें बिना किसी बदलाव के एक-दूसरे से स्वतंत्र रूप से गुजरती हैं। लेकिन हम अद्वितीय के साथ एक विशेष वातावरण बनाने में सक्षम थे ऐसी स्थितियाँ, जिनमें फोटॉन एक-दूसरे के साथ इतनी दृढ़ता से बातचीत करना शुरू कर देते हैं, जैसे कि उनके पास एक महत्वपूर्ण द्रव्यमान हो, जिसके कारण वे एक ऐसी चीज़ में जुड़ जाते हैं जिसे हम फोटोनिक अणु कहते हैं। फोटॉन की इस प्रकार की बातचीत सिद्धांत रूप में काफी लंबे समय से मौजूद है , लेकिन हमसे पहले किसी ने भी इसे व्यावहारिक रूप से नहीं देखा है।'' - ल्यूकिन कहते हैं, ''बेशक, फोटॉन पदार्थ के नए रूप की तुलना लाइटसेबर्स से करना बहुत सही नहीं है, लेकिन जब फोटॉन अणु एक-दूसरे के साथ बातचीत करते हैं, तो वे या तो आकर्षित होते हैं या प्रतिकर्षित होते हैं , जो भौतिक स्तर पर उन प्रभावों के रूप में प्रकट होता है जिन्हें हम लाइटसेबर्स के साथ लड़ाई में देख सकते हैं।"

प्रकाश के भारहीन फोटॉन को एक-दूसरे के साथ बातचीत करने के लिए बाध्य करने के लिए वैज्ञानिकों को जेडी फोर्स की मदद का सहारा नहीं लेना पड़ा। इसके बजाय, उन्होंने एक ऐसा इंस्टालेशन बनाया जिसने कई अनूठी स्थितियों और पर्यावरणीय विशेषताओं का निर्माण किया। यह सब रुबिडियम परमाणुओं की गैस के साथ एक निर्वात कक्ष को पंप करने से शुरू हुआ, जिसे बाद में लेजर प्रकाश का उपयोग करके पूर्ण शून्य से कई डिग्री ऊपर के तापमान पर ठंडा किया गया। फिर वैज्ञानिकों ने ठंडे रूबिडियम परमाणुओं के बादल के बीच में एक अन्य लेजर से कमजोर दालों, प्रकाश के लगभग एकल फोटॉन को भेजना शुरू कर दिया।

प्रकाश के फोटॉन, परमाणुओं के बादल में प्रवेश करके, इन परमाणुओं को उत्तेजित करते हैं, उन्हें अपनी ऊर्जा का हिस्सा देते हैं और उनकी गति को तेजी से धीमा कर देते हैं। यह ऊर्जा मूल फोटॉन की गति से एक परमाणु से दूसरे परमाणु में स्थानांतरित होती है और अंततः, यह ऊर्जा मूल फोटॉन के साथ-साथ परमाणुओं के बादल को छोड़ देती है।

प्रोफेसर ल्यूकिन कहते हैं, "जब कोई फोटॉन बादल छोड़ता है, तो उसकी सभी विशेषताएं उसमें प्रवेश करने से पहले जैसी ही रहती हैं," हम एक समान प्रभाव देखते हैं जब पानी के साथ एक बर्तन के अंदर प्रकाश अपवर्तित होता है, जिससे प्रकाश पानी में प्रवेश करता है ऊर्जा, और इस समय एक निश्चित पदार्थ होता है जिसमें तीन घटक होते हैं, प्रकाश, ऊर्जा और पदार्थ, लेकिन जब प्रकाश पानी छोड़ता है, तो यह प्रकाश और रूबिडियम परमाणुओं के बादल के मामले में अपनी मूल स्थिति में लौट आता है बिल्कुल वैसा ही होता है, लेकिन प्रभाव बहुत अधिक तीव्र होता है, प्रकाश की गति धीमी हो जाती है, जिससे प्रकाश और पानी की तुलना में पदार्थ में अधिक ऊर्जा स्थानांतरित हो जाती है।"

जब वैज्ञानिकों ने रूबिडियम परमाणुओं के बादल की गहराई में एक समय में एक नहीं, बल्कि कई फोटॉन भेजना शुरू किया, तो उन्होंने पाया कि ये फोटॉन बादल छोड़ कर एक साथ एक एकल संरचना, एक फोटोनिक अणु में समूहित हो गए। इस मामले में, यह रिडबर्ग नाकाबंदी प्रभाव के प्रभाव के कारण होता है। यह प्रभाव निर्धारित करता है कि जब गैस बादल का एक परमाणु बाहर से किसी ऊर्जा स्तर तक ऊर्जा की आपूर्ति से उत्साहित होता है, तो पड़ोसी परमाणु उसी स्तर तक उत्तेजित नहीं हो सकते हैं। और व्यवहार में, इसका मतलब यह है कि जब दो या दो से अधिक फोटॉन समकालिक रूप से परमाणुओं के बादल में प्रवेश करते हैं, तो उनमें से एक फोटॉन अपनी ऊर्जा से अपने सामने आने वाले पहले परमाणु को उत्तेजित कर देता है, जिससे उसकी गति धीमी हो जाती है। रिडबर्ग नाकाबंदी के कारण, दूसरा फोटॉन अन्य परमाणुओं तक भी ऊर्जा स्थानांतरित नहीं कर पाता है और पहले फोटॉन से आगे निकल कर उसी गति से आगे बढ़ता रहता है। जब दूसरा फोटॉन रिडबर्ग नाकाबंदी के प्रभाव से मुक्त क्षेत्र में पहुंचता है, तो यह अपनी कुछ ऊर्जा भी उस परमाणु को दे देता है जिसका वह सामना करता है और अपनी गति को धीमा कर देता है। इसका परिणाम दो धीमे फोटॉनों और ऊर्जा की दो तरंगों की लगभग समकालिक गति है जो लगातार एक दूसरे को खींचती और धक्का देती हैं।

ल्यूकिन कहते हैं, "फोटॉनों के बीच यह अंतःक्रिया बादल में परमाणुओं की परस्पर क्रिया से निर्धारित होती है," यह फोटॉनों को एक अणु की तरह व्यवहार करने का कारण बनता है, और जब फोटॉन बादल छोड़ते हैं, तो ज्यादातर मामलों में वे एक फोटोनिक की तरह व्यवहार करना जारी रखते हैं। अणु।"

प्रकाश फोटॉन की परस्पर क्रिया के आधार पर वैज्ञानिकों द्वारा उत्पन्न प्रभाव निश्चित रूप से दिलचस्प और असामान्य है। लेकिन इसके कई व्यावहारिक उपयोग हैं। ल्यूकिन बताते हैं, "कई लोगों को ऐसा लग सकता है कि हम बस खेल रहे हैं, साथ ही मानव ज्ञान की सीमाओं को आगे बढ़ा रहे हैं," यह बिल्कुल भी मामला नहीं है; प्रकाश के फोटॉन क्वांटम जानकारी प्रसारित करने का सबसे अच्छा साधन बने हुए हैं क्वांटम कंप्यूटिंग और क्वांटम संचार प्रौद्योगिकियों के विकास में एक बाधा यह थी कि हम फोटॉनों को एक-दूसरे के साथ बातचीत करने में सक्षम नहीं बना सके। अब हमने उस समस्या को हल कर लिया है।

भविष्य में, वैज्ञानिक उस तकनीक का उपयोग करने जा रहे हैं जिसे उन्होंने क्रिस्टल के समान जटिल स्थानिक संरचनाएं बनाने के लिए विकसित किया है, जिसमें फोटोनिक अणु शामिल हैं, यानी। शुद्ध प्रकाश से. ल्यूकिन कहते हैं, "यह हमें मौलिक तार्किक तत्वों से युक्त एक पूरी तरह से अभौतिक क्वांटम ऑप्टिकल प्रणाली को लागू करने की अनुमति देगा, जिसका उपयोग क्वांटम जानकारी को संसाधित करने और संग्रहीत करने के लिए किया जा सकता है।" हमने अब जो हासिल किया है वह केवल नए भौतिक सिद्धांतों की दक्षता का प्रमाण है।"

“हम अभी तक नहीं जानते कि हमारी खोज कैसे उपयोगी हो सकती है, यह तो भविष्य में ही पता चलेगा लेकिन यह एक नए प्रकार का पदार्थ है, या कहें तो इसका नया रूप है, और हमें उम्मीद है कि फोटोनिक अणुओं के गुणों का और अध्ययन किया जाएगा।” और फोटोनिक क्रिस्टल हमें उनके व्यावहारिक अनुप्रयोग के क्षेत्रों की ओर संकेत करेंगे।"