Quantum oscillations
કન્ડેન્સ્ડ દ્રવ્ય ભૌતિકશાસ્ત્રમાં, ક્વોન્ટમ ઓસિલેશન મજબૂત ચુંબકીય ક્ષેત્રની હાજરીમાં ધાતુની ફર્મી સપાટીનો નકશો બનાવવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતી સંબંધિત પ્રાયોગિક તકનીકોની શ્રેણીનું વર્ણન કરે છે. આ તકનીકો ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ચાલતા ફર્મિઓનના લાન્દાઉ ક્વોન્ટાઇઝેશનના સિદ્ધાંત પર આધારિત છે. મજબૂત ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મુક્ત ફર્મિઓનના વાયુ માટે, ઊર્જાના સ્તરને બેન્ડમાં માપવામાં આવે છે, જેને લાન્દાઉ સ્તર કહેવાય છે, જેનું વિભાજન ચુંબકીય ક્ષેત્રની મજબૂતાઈના પ્રમાણમાં હોય છે. ક્વોન્ટમ ઓસિલેશન પ્રયોગમાં, બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્ર વૈવિધ્યસભર હોય છે, જે લાન્દાઉના સ્તરને ફર્મી સપાટી પરથી પસાર થવાનું કારણ બને છે, જે બદલામાં ફર્મી સ્તરે સ્થિતિઓની ઇલેક્ટ્રોનિક ઘનતાના ઓસિલેશનમાં પરિણમે છે; આ ઘણા ભૌતિક ગુણધર્મોમાં ઓસિલેશન ઉત્પન્ન કરે છે, જે આના પર આધાર રાખે છે, જેમાં પ્રતિકાર (શુબનિકોવ-ડી હાસ અસર), હોલ પ્રતિકાર અને ચુંબકીય સંવેદનશીલતા (ડી હાસ-વાન આલ્ફેન અસર) નો સમાવેશ થાય છે. સામગ્રીમાં ક્વોન્ટમ ઓસિલેશનનું નિરીક્ષણ એ ફર્મી પ્રવાહી વર્તનની નિશાની માનવામાં આવે છે. ક્વોન્ટમ ઓસિલેશનનો ઉપયોગ ક્યુપ્રેટ્સ અને નિક્ટાઇડ્સ જેવી ઉચ્ચ તાપમાન સુપરકન્ડક્ટિંગ સામગ્રીનો અભ્યાસ કરવા માટે કરવામાં આવે છે. આ પ્રયોગોનો ઉપયોગ કરતા અભ્યાસોએ દર્શાવ્યું છે કે અન્ડરડોપ્ડ ક્યુપ્રેટ્સની જમીનની સ્થિતિ ફર્મિ પ્રવાહી જેવી જ વર્તે છે, અને લેન્ડૌ ક્વાસીપાર્ટિકલ્સ જેવી લાક્ષણિકતાઓ દર્શાવે છે. 2021 માં આ તકનીકનો ઉપયોગ "ઇલેક્ટ્રોન-ફોનોન પ્રવાહી" નામની અનુમાનિત સ્થિતિનું નિરીક્ષણ કરવા માટે કરવામાં આવ્યો છે, જે પહેલેથી જ જાણીતી સમાન કણ-ક્વાસીપાર્ટિકલ સ્થિતિ છે જે એક્સાઇટોન-પોલારિટોન પ્રવાહી છે. પ્રયોગ જ્યારે મુક્ત આવેશિત ફર્મિઓનની પ્રણાલી પર ચુંબકીય ક્ષેત્ર લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તેમની ઊર્જા સ્થિતિઓને કહેવાતા લાન્દાઉ સ્તરોમાં માપવામાં આવે છે, જે પૂર્ણાંક-મૂલ્ય માટે આપવામાં આવે છે, જ્યાં બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્ર છે અને અનુક્રમે ફર્મિઓન ચાર્જ અને અસરકારક દળ છે. જ્યારે બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્રને એક અલગ પ્રણાલીમાં વધારવામાં આવે છે, ત્યારે લાન્દાઉનું સ્તર વિસ્તરે છે, અને છેવટે ફર્મિ સપાટી પરથી "નીચે પડી જાય છે". આ ઉચ્ચતમ કબજા હેઠળના સ્તરની અવલોકન ઊર્જામાં દોલન તરફ દોરી જાય છે, અને તેથી ઘણા ભૌતિક ગુણધર્મોમાં (હોલ વાહકતા, પ્રતિકારકતા અને સંવેદનશીલતા સહિત). આ ઓસિલેશનની સામયિકતા માપી શકાય છે, અને બદલામાં ફર્મી સપાટીના ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તારને નક્કી કરવા માટે તેનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. જો ચુંબકીય ક્ષેત્રની ધરી સતત તીવ્રતા પર વૈવિધ્યસભર હોય, તો સમાન ઓસિલેશન જોવા મળે છે. જ્યારે પણ લાન્દાઉ ભ્રમણકક્ષાઓ ફર્મિ સપાટીને સ્પર્શે છે ત્યારે ઓસિલેશન થાય છે. આ રીતે, ફર્મી ગોળાની સંપૂર્ણ ભૂમિતિને મેપ કરી શકાય છે. એઆરપીઇએસ જેવા પ્રોબ્સ દ્વારા વાયબીએ2સીયુ3ઓ6 + એક્સ જેવા અન્ડરડોપ્ડ ક્યુપ્રેટ સંયોજનોના અભ્યાસોએ સૂચવ્યું છે કે આ તબક્કાઓ બિન-ફર્મી પ્રવાહીની લાક્ષણિકતાઓ દર્શાવે છે, અને ખાસ કરીને, સારી રીતે વ્યાખ્યાયિત લાન્દાઉ ક્વાસીપાર્ટિકલ્સની ગેરહાજરી. જો કે, આ પદાર્થોમાં ઓછા તાપમાને ક્વોન્ટમ ઓસિલેશન જોવા મળે છે, જો તેમની સુપરકન્ડક્ટિવિટી પૂરતા પ્રમાણમાં ઊંચા ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા દબાવવામાં આવે છે, જે ફર્મિઓનિક આંકડાઓ સાથે સારી રીતે વ્યાખ્યાયિત અર્ધ-કણોની હાજરીનો પુરાવો છે. આમ આ પ્રાયોગિક પરિણામો એ. આર. પી. ઇ. એસ. અને અન્ય ચકાસણીઓ સાથે અસંમત છે. આ પણ જુઓ ડી હાસ-વાન આલ્ફેન અસર શુબનિકોવ-ડી હાસ અસર લાન્દાઉ સ્તર સંદર્ભો કન્ડેન્સ્ડ દ્રવ્ય ભૌતિકશાસ્ત્ર પ્રાયોગિક ભૌતિકશાસ્ત્ર ચુંબકત્વ