Levitated optomechanics
લેવિટેડ ઓપ્ટોમેકાનિક્સ એ મેસોસ્કોપિક ભૌતિકશાસ્ત્રનું એક ક્ષેત્ર છે જે મેસોસ્કોપિક કણોની યાંત્રિક ગતિ સાથે કામ કરે છે જે ઓપ્ટિકલી અથવા ઇલેક્ટ્રિકલી અથવા ચુંબકીય રીતે લેવિટેડ હોય છે. લેવિટેશનના ઉપયોગ દ્વારા, વાતાવરણમાંથી કણની યાંત્રિક ગતિને અપવાદરૂપે સારી રીતે અલગ કરવી શક્ય છે. આ બદલામાં ઉચ્ચ-દળ ક્વોન્ટમ ભૌતિકશાસ્ત્ર, સંતુલનની બહાર-અને નેનો-થર્મોડાયનેમિક્સના અભ્યાસને સક્ષમ બનાવે છે અને ચોક્કસ સંવેદના કાર્યક્રમો માટે આધાર પૂરો પાડે છે. પ્રેરણા ક્વોન્ટમ ભૌતિકશાસ્ત્રના શાસનમાં અથવા સેન્સિંગ એપ્લિકેશન્સ માટે યાંત્રિક ઓસિલેટરનો ઉપયોગ કરવા માટે, ઓસિલેટરની ગતિનું ઓછું ભીનાશ અને આમ ઉચ્ચ ગુણવત્તાના પરિબળો ઇચ્છનીય છે. નેનો અને માઇક્રો-મિકેનિક્સમાં, પ્રણાલીનું ક્યૂ-પરિબળ ઘણીવાર તેના સસ્પેન્શન દ્વારા મર્યાદિત હોય છે, જે સામાન્ય રીતે ફિલગ્રી માળખાઓની માંગ કરે છે. તેમ છતાં, મહત્તમ રીતે પ્રાપ્ત કરી શકાય તેવું ક્યૂ-પરિબળ સામાન્ય રીતે પ્રણાલીના કદ સાથે સંકળાયેલું હોય છે, જેમાં ઉચ્ચ ક્યૂ-પરિબળો પ્રાપ્ત કરવા માટે મોટી પ્રણાલીઓની જરૂર પડે છે. બાહ્ય ક્ષેત્રોમાં કણ લેવિટેશન આ અવરોધને દૂર કરી શકે છે. આ એક કારણ છે કે ભૌતિકશાસ્ત્રના પાયા પરના સંશોધન અને ઉચ્ચ-ચોકસાઇ કાર્યક્રમો માટે લેવિટેડ ઓપ્ટોમેકાનિક્સનું ક્ષેત્ર આકર્ષક બન્યું છે. ભૌતિક મૂળભૂત બાબતો ધ્રુવીકરણક્ષમતા અને વિદ્યુત ક્ષેત્ર સાથે અસ્તરવિદ્યુત કણ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા ઢાળ બળ દ્વારા આપવામાં આવે છે. જ્યારે કણ ગોસીયન લેસર બીમના કેન્દ્રમાં ફસાઈ જાય છે અને ઓપ્ટિકલી લેવિટેટ થાય છે, ત્યારે બળનો અંદાજ પ્રથમ ક્રમ સાથે કરી શકાય છે, એટલે કે. આવર્તન સાથે હાર્મોનિક ઓસિલેટર, જ્યાં કણનું દળ છે. નિષ્ક્રિય ભીનાશ, સક્રિય બાહ્ય પ્રતિસાદ અને જોડાણના પરિણામોને ગતિના લેંગ્વિન સમીકરણોમાં સામેલ કરવામાં આવે છેઃ અહીં કુલ ભીનાશ દર છે, જે સામાન્ય રીતે બે પ્રબળ યોગદાન ધરાવે છેઃ અણુઓ અથવા પૃષ્ઠભૂમિ વાયુના અણુઓ સાથે અથડામણ અને ફોટોન શોટ અવાજ, જે 10−6 એમ. બી. આર. ના ક્રમ પર દબાણની નીચે પ્રબળ બને છે. કપલિંગ શબ્દ કોઈપણ કપલિંગને બાહ્ય હીટ બાથમાં મોડેલિંગ કરવાની મંજૂરી આપે છે. બાહ્ય પ્રતિક્રિયાનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે કણની ગતિને ઠંડુ કરવા અને નિયંત્રિત કરવા માટે થાય છે. ક્લાસિકલ હાર્મોનિક ઓસિલેટરનો અંદાજ ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સના શાસન સુધી પહોંચે ત્યાં સુધી સાચો રહે છે, જ્યાં ક્વોન્ટમ હાર્મોનિક ઓસિલેટર એ શ્રેષ્ઠ અંદાજ છે અને ઊર્જા સ્તરોનું પરિમાણ સ્પષ્ટ બને છે. ક્યુએચઓ સૌથી ઓછી ઊર્જાની જમીનની સ્થિતિ ધરાવે છે જ્યાં સ્થિતિ અને વેગ બંનેમાં ન્યૂનતમ તફાવત હોય છે, જે હેઇસેનબર્ગ અનિશ્ચિતતા સિદ્ધાંત દ્વારા નક્કી થાય છે. આવા ક્વોન્ટમ અવસ્થાઓ બિન-ગૌસીયન ક્વોન્ટમ અવસ્થાઓ તૈયાર કરવા, ક્વોન્ટમ ઉન્નત સંવેદના, દ્રવ્ય-તરંગ ઇન્ટરફેરોમેટ્રી અથવા બહુવિધ-કણ પ્રણાલીઓમાં ગૂંચવણની અનુભૂતિ માટે રસપ્રદ પ્રારંભિક શરતો છે. પેરામેટ્રિક પ્રતિક્રિયા ઠંડક અને ઠંડા ભીનાશની પદ્ધતિઓ પ્રતિક્રિયા ઠંડકનો વિચાર એ છે કે કણ પર સ્થિતિ અને/અથવા વેગ આધારિત બળને એવી રીતે લાગુ કરવું કે જે નકારાત્મક પ્રતિક્રિયા લૂપ ઉત્પન્ન કરે. તે હાંસલ કરવાની એક રીત પ્રતિક્રિયા શબ્દ ઉમેરવાનો છે, જે કણની સ્થિતિ () ના પ્રમાણમાં હોય છે. કારણ કે તે પદ્ધતિ ભીનાશ પ્રદાન કરે છે, જે વધઘટની રજૂઆત વિના યાંત્રિક ગતિને ઠંડુ કરે છે, તેને "કોલ્ડ ભીનાશ" તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આ પ્રકારની ઠંડકનો ઉપયોગ કરતો પ્રથમ પ્રયોગ 1977માં આર્થર એશ્કિન દ્વારા કરવામાં આવ્યો હતો, જેમને ઓપ્ટિકલ ટ્વીઝર સાથે ટ્રેપિંગ પર તેમના અગ્રણી કાર્ય માટે ભૌતિકશાસ્ત્રમાં 2018 નો નોબેલ પુરસ્કાર મળ્યો હતો. રેખીય પ્રતિસાદ સંકેત લાગુ કરવાને બદલે, કણના દોલનની બમણી આવર્તન સાથે સંકેત મેળવવા માટે સ્થિતિ અને વેગને પણ જોડી શકાય છે. આ રીતે જ્યારે કણ જાળમાંથી બહાર નીકળે છે ત્યારે જાળની કઠોરતા વધે છે અને જ્યારે કણ પાછળ જાય છે ત્યારે ઘટે છે. પોલાણ-ઉન્નત સિસિફસ ઠંડક સુસંગત સ્કેટરિંગ પોલાણ ઠંડક સંદર્ભો મેસોસ્કોપિક ભૌતિકશાસ્ત્ર ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સ