Heavy Rydberg system
ایک بھاری ریڈبرگ نظام ایک کمزور پابند مثبت اور منفی آئن پر مشتمل ہوتا ہے جو اپنے مشترکہ مرکز کمیت کے گرد چکر لگا رہا ہوتا ہے۔ اس طرح کے نظام روایتی ریڈبرگ ایٹم کے ساتھ بہت سی خصوصیات کا اشتراک کرتے ہیں اور اس کے نتیجے میں بعض اوقات انہیں بھاری ریڈبرگ ایٹم کہا جاتا ہے۔ اگرچہ اس طرح کا نظام آئنک طور پر پابند مالیکیول کی ایک قسم ہے، لیکن اسے مالیکیولر ریڈبرگ اسٹیٹ کے ساتھ الجھن میں نہیں ڈالنا چاہیے، جو کہ محض ایک یا ایک سے زیادہ انتہائی پرجوش الیکٹرانوں والا مالیکیول ہے۔ ریڈبرگ ایٹم کی مخصوص خصوصیات بڑے چارج کی علیحدگی اور اس کے نتیجے میں ہائیڈروجنک صلاحیت سے آتی ہیں۔ بھاری ریڈبرگ نظام کے دو اجزاء کے درمیان انتہائی بڑی علیحدگی کے نتیجے میں ہر آئن کے ذریعہ دیکھا جانے والا تقریبا کامل 1/r ہائیڈروجنک پوٹینشل ہوتا ہے۔ مثبت آئن کو ہائیڈروجن ایٹم کے مرکزے سے مشابہت کے طور پر دیکھا جا سکتا ہے، جس میں منفی آئن الیکٹران کا کردار ادا کرتا ہے۔ انواع آج تک سب سے زیادہ عام طور پر مطالعہ شدہ نظام وہ نظام ہے، جو آئن کے ساتھ جڑے پروٹون پر مشتمل ہوتا ہے۔ اس نظام کا مشاہدہ پہلی بار 2000 میں کینیڈا میں واٹرلو یونیورسٹی کے ایک گروپ نے کیا تھا۔ آئن کی تشکیل کو کلاسیکی طور پر سمجھا جا سکتا ہے ؛ چونکہ ہائیڈروجن ایٹم میں واحد الیکٹران مثبت طور پر چارج شدہ نیوکلئس کی مکمل حفاظت نہیں کر سکتا، اس لیے قریب لایا گیا دوسرا الیکٹران ایک پرکشش قوت محسوس کرے گا۔ اگرچہ یہ کلاسیکی وضاحت اس میں شامل تعاملات کا احساس دلانے کے لیے اچھی ہے، لیکن یہ ایک حد سے زیادہ آسان ہے ؛ بہت سے دوسرے ایٹموں میں ہائیڈروجن سے زیادہ الیکٹران کا تعلق ہوتا ہے۔ عام طور پر منفی آئن بنانے کا عمل کم توانائی کی تشکیل کے لیے جوہری الیکٹران کے خولوں کو بھرنے سے چلتا ہے۔ بھاری ریڈبرگ نظام پیدا کرنے کے لیے صرف تھوڑی تعداد میں مالیکیولز کا استعمال کیا گیا ہے حالانکہ اصولی طور پر مثبت الیکٹران سے وابستگی والا کوئی بھی ایٹم مثبت آئن کے ساتھ جڑا رہ سکتا ہے۔ استعمال شدہ انواع میں شامل ہیں، اور۔ فلورائن اور آکسیجن کو خاص طور پر ان کی اعلی الیکٹران وابستگی، اعلی آئنائزیشن توانائی اور اس کے نتیجے میں اعلی الیکٹرونگیٹیویٹی کی وجہ سے پسند کیا جاتا ہے۔ پیداوار بھاری ریڈبرگ نظاموں کی پیداوار میں دشواری ایک ایسا توانا راستہ تلاش کرنے میں پیدا ہوتی ہے جس کے ذریعے ایک مالیکیول کو آئن جوڑی بنانے کے لیے صرف صحیح توانائی کے ساتھ پرجوش کیا جا سکتا ہے، بغیر اتنی اندرونی توانائی کے کہ وہ آٹو ڈس ایسوسی ایشن (ایٹموں میں آٹو آئنائزیشن کے مترادف عمل) یا تصادم یا مقامی شعبوں کی وجہ سے تیزی سے علیحدگی کا سبب بن سکتا ہے۔ فی الحال بھاری ریڈبرگ نظاموں کی پیداوار پیچیدہ ویکیوم الٹرا وایلیٹ (جسے اس لیے کہا جاتا ہے کیونکہ یہ ہوا میں مضبوطی سے جذب ہوتا ہے اور پورے نظام کو ویکیوم چیمبر کے اندر بند کرنے کی ضرورت ہوتی ہے) یا ملٹی فوٹون ٹرانزیشن (تقریبا بیک وقت متعدد فوٹونوں کے جذب پر انحصار) پر منحصر ہے، یہ دونوں کافی حد تک غیر موثر ہیں اور اس کے نتیجے میں اعلی اندرونی توانائی والے نظام بنتے ہیں۔ خصوصیات بھاری ریڈبرگ نظام میں بانڈ کی لمبائی ایک عام ڈائیٹومک مالیکیول سے 10,000 گنا زیادہ ہوتی ہے۔ خصوصیت والے ہائیڈروجن جیسے رویے کو پیدا کرنے کے ساتھ ساتھ، یہ انہیں بیرونی برقی اور مقناطیسی شعبوں کی طرف سے خلل ڈالنے کے لیے بھی انتہائی حساس بناتا ہے۔ بھاری ریڈبرگ نظاموں میں نسبتا بڑی کم کمیت ہوتی ہے، جس کی وجہ یہ ہے کہ: یہ بہت سست وقت کے ارتقاء کی طرف لے جاتا ہے، جس سے انہیں مقامی اور توانائی دونوں طرح سے جوڑنا آسان ہو جاتا ہے، جبکہ ان کی کم بائنڈنگ توانائی انہیں فیلڈ ڈس ایسوسی ایشن اور نتیجے میں آئنوں کا پتہ لگانے کے ذریعے نسبتا آسان بنا دیتی ہے، ایک ایسے عمل میں جسے تھریشولڈ آئن جوڑی پروڈکشن سپیکٹروسکوپی کہا جاتا ہے۔ کیپلر کا تیسرا قانون بتاتا ہے کہ مدار کی مدت نیم بڑے محور کے مکعب کے متناسب ہوتی ہے۔ اس کا اطلاق کولمب قوت پر کیا جا سکتا ہے: جہاں وقت کی مدت ہے، کم شدہ کمیت ہے، نیم بڑے محور اور ہے۔ کلاسیکی طور پر ہم یہ کہہ سکتے ہیں کہ ایک بڑے کم شدہ کمیت والے نظام کی مداری مدت طویل ہوتی ہے۔ میکانکی طور پر کوانٹم، کسی نظام میں ایک بڑی کم شدہ کمیت توانائی کی سطح کے تنگ فاصلے کا باعث بنتی ہے اور ویو فنکشن کے وقت کے ارتقاء کی شرح اس توانائی کے فاصلے پر منحصر ہوتی ہے۔ وقت کا یہ سست ارتقاء بھاری ریڈبرگ نظاموں کو کوانٹم نظاموں کی حرکیات کی تجرباتی تحقیقات کے لیے مثالی بناتا ہے۔ حوالہ جات جوہری، سالماتی، اور نظری طبیعیات