वैज्ञानिकों ने जटिल अणु में शून्य-बिंदु गति का प्रत्यक्ष अवलोकन किया

अगस्त 2025 में, गोएथे विश्वविद्यालय फ्रैंकफर्ट, मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर न्यूक्लियर फिजिक्स और हैम्बर्ग, जर्मनी में यूरोपीय एक्स-रे फ्री-इलेक्ट्रॉन लेजर (यूरोपीय XFEL) के एक सहयोगी दल ने एक महत्वपूर्ण वैज्ञानिक सफलता हासिल की। उन्होंने पहली बार एक जटिल अणु के भीतर परमाणुओं की शून्य-बिंदु गति का सफलतापूर्वक अवलोकन किया। यह घटना, जिसे पूर्ण शून्य तापमान पर भी निरंतर परमाणु कंपन द्वारा चिह्नित किया जाता है, पहले अपरिमेय मानी जाती थी। यह शोध आयोडोपाइरीडीन पर केंद्रित था, जो ग्यारह परमाणुओं से बना एक अणु है। यूरोपीय XFEL के उच्च-तीव्रता, अति-लघु एक्स-रे स्पंदों का उपयोग करते हुए, वैज्ञानिकों ने कूलम्ब एक्सप्लोजन इमेजिंग नामक तकनीक का उपयोग किया। इस तकनीक में आयोडोपाइरीडीन नमूने को तीव्र एक्स-रे स्पंदों के संपर्क में लाना शामिल था, जिससे एक नियंत्रित आणविक विस्फोट हुआ। कूलम्ब एक्सप्लोजन इमेजिंग, जो लेजर-प्रेरित तीव्र फेमटोसेकंड लेजर स्पंदों द्वारा शुरू की जाती है, अणु के खंडों के कोणीय वितरण के सहसंबंध विश्लेषण के साथ मिलकर, अणुओं और आणविक परिसरों की संरचनाओं को चित्रित करने के नए अवसर प्रदान करती है। यह विधि, जो 2022 तक 11-परमाणु अणुओं के साथ काम कर सकती थी, अब अधिक जटिल प्रणालियों की जांच करने में सक्षम है।

परिणामी खंडों के विश्लेषण ने शोधकर्ताओं को अणु की मूल संरचना को पुनर्निर्मित करने की अनुमति दी। इस पुनर्निर्माण ने परमाणुओं के सटीक, युग्मित कंपन पैटर्न का खुलासा किया। प्रोफेसर टिल जैंके ने इन कंपनों की युग्मित प्रकृति पर प्रकाश डाला, यह कहते हुए, "हमारे काम के बारे में रोमांचक बात यह है कि हम यह देखने में सक्षम थे कि परमाणु केवल व्यक्तिगत रूप से कंपन नहीं करते हैं, बल्कि वे युग्मित तरीके से कंपन करते हैं, निश्चित पैटर्न का पालन करते हैं।" यह अवलोकन, जो पहले केवल अप्रत्यक्ष रूप से या सैद्धांतिक मॉडल के माध्यम से सुलभ था, अब सीधे अणु-हल किए गए स्नैपशॉट के माध्यम से देखा गया है। यह उन्नति क्वांटम घटनाओं में नई अंतर्दृष्टि प्रदान करती है और फ्रैंकफर्ट-विकसित COLTRIMS प्रतिक्रिया माइक्रोस्कोप की क्षमताओं को प्रदर्शित करती है। COLTRIMS प्रतिक्रिया माइक्रोस्कोप, जिसे दशकों से गोएथे विश्वविद्यालय की परमाणु भौतिकी समूह द्वारा विकसित किया गया है, आणविक संरचनाओं के पुनर्निर्माण में सक्षम है। यूरोपीय XFEL के लिए विशेष रूप से तैयार किया गया एक संस्करण डॉ. ग्रेगर कस्टिर्के द्वारा उनके पीएचडी कार्य के दौरान बनाया गया था। इन निष्कर्षों का सामग्री विज्ञान और क्वांटम कंप्यूटिंग जैसे क्षेत्रों पर प्रभाव पड़ सकता है, जिससे आणविक गतिशीलता की समझ गहरी हो सकती है। यूरोपीय XFEL, जो दुनिया की सबसे बड़ी एक्स-रे लेजर सुविधा है, ने इस शोध को अभूतपूर्व रिज़ॉल्यूशन पर सक्षम करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई, जो प्रति सेकंड 27,000 बार तक एक्स-रे फ्लैश उत्पन्न करती है। यह अध्ययन, जिसका शीर्षक "एक जटिल अणु की संरचना के सामूहिक क्वांटम उतार-चढ़ाव की इमेजिंग" है, साइंस जर्नल में प्रकाशित हुआ था। यह शोध क्वांटम यांत्रिकी की हमारी समझ को आगे बढ़ाता है, यह दर्शाता है कि परमाणु पूर्ण शून्य पर भी एक जटिल, सहसंबद्ध नृत्य में लगे रहते हैं, जो शास्त्रीय भौतिकी की समझ से परे है।