Skyrmion
ذرہ نظریہ میں، اسکائی ریمیون () غیر لکیری سگما ماڈلز کی ایک مخصوص کلاس کی ٹپوولوجیکل طور پر مستحکم فیلڈ ترتیب ہے۔ اسے اصل میں 1961 میں ٹونی اسکائیریم نے (اور اس کے نام پر رکھا گیا) نیوکلین کے ماڈل کے طور پر تجویز کیا تھا۔ پیاون فیلڈ میں ایک ٹپوولوجیکل سولٹون کے طور پر، اس میں نیوکلیون کے رداس کو طے کرکے، معقول درستگی کے ساتھ، نیوکلیون کی متعدد کم توانائی کی خصوصیات کا نمونہ بنانے کے قابل ہونے کی قابل ہونے کی قابل ذکر خاصیت ہے۔ اس کے بعد سے اس کا اطلاق سالڈ اسٹیٹ فزکس کے ساتھ ساتھ سٹرنگ تھیوری کے کچھ شعبوں سے بھی ہوا ہے۔ ٹھوس حالت طبیعیات میں، خاص طور پر اسپنٹرونکس کی ابھرتی ہوئی ٹیکنالوجی میں، ٹپوولوجیکل اشیاء کے طور پر اسکائی ریمیونز اہم ہیں۔ ایک دو جہتی مقناطیسی اسکائی آرمیئن، ایک ٹپوولوجیکل آبجیکٹ کے طور پر، تشکیل پاتا ہے، مثال کے طور پر، ایک 3D موثر اسپن "ہیج ہاگ" سے (مائکرو میگنیٹکس کے میدان میں: ہوموٹوپی ڈگری + 1 کی نام نہاد "بلاچ پوائنٹ" انفرادیت سے) ایک سٹیریوگرافک پروجیکشن کے ذریعے، جس میں مثبت شمالی پول اسپن کو 2D ڈسک کے دور کنارے کے دائرے پر نقشہ بنایا جاتا ہے، جبکہ منفی جنوبی پول اسپن کو ڈسک کے مرکز پر نقشہ بنایا جاتا ہے۔ اسپنر فیلڈ میں جیسے کہ فوٹونک یا پولرٹون سیالوں میں اسکائی ریمیون ٹوپولوجی ایک مکمل پوئنکیئر بیم سے مطابقت رکھتی ہے (ایک گھماؤ بھنور جس میں پولرائزیشن کی تمام حالتوں کا نقشہ پوئنکیئر دائرے کے ایک سٹیریوگرافک پروجیکشن کے ذریعے حقیقی سطح پر لگایا جاتا ہے)۔ متحرک مکمل بلاچ بیموں کے معاملے میں گھومنے والے پولرائٹن بلاچ دائرے کے سٹیریوگرافک پروجیکشن سے ایک متحرک سڈوسپین اسکائی ریمیون کا نتیجہ نکلتا ہے۔ اسکائرمینز کی اطلاع دی گئی ہے، لیکن حتمی طور پر ثابت نہیں ہوا ہے کہ وہ بوس آئن سٹائن کنڈینسیٹس، پتلی مقناطیسی فلموں اور چیرل نیمٹک مائع کرسٹل اور فری اسپیس آپٹکس میں ہیں۔ نیوکلیون کے ایک نمونے کے طور پر، اسکائی ریمیون کے ٹپوولوجیکل استحکام کی تشریح اس بیان کے طور پر کی جا سکتی ہے کہ بیریون نمبر محفوظ ہے ؛ یعنی۔ کہ پروٹون خراب نہ ہو۔ اسکائیریم لگرینجین بنیادی طور پر نیوکلیون کا ایک پیرامیٹر ماڈل ہے۔ پیرامیٹر کو ٹھیک کرنا پروٹون کے رداس کو ٹھیک کرتا ہے، اور دیگر تمام کم توانائی کی خصوصیات کو بھی ٹھیک کرتا ہے، جو تقریبا 30 فیصد تک درست دکھائی دیتی ہیں۔ یہ ماڈل کی پیشین گوئی کرنے والی طاقت ہے جو اسے نیوکلیون کے ماڈل کے طور پر اتنا پرکشش بناتی ہے۔ ہولوڈ آؤٹ اسکائی آرمینز نیوکلیون کے چیرل بیگ ماڈل (چیشائر کیٹ ماڈل) کی بنیاد بناتے ہیں۔ غیر لکیری سگما ماڈل کے فرمیئن سپیکٹرم اور ٹپوولوجیکل وائنڈنگ نمبر کے درمیان دوہری پن کے صحیح نتائج ڈین فریڈ نے حاصل کیے ہیں۔ اس کی تشریح نیوکلیون کی کوانٹم کروموڈینامکس (کیو سی ڈی) تفصیل (لیکن صرف کوارک پر مشتمل، اور گلوون کے بغیر) اور نیوکلیون کے لیے اسکائیریم ماڈل کے درمیان دوہری حیثیت کی بنیاد کے طور پر کی جا سکتی ہے۔ اسکائی ریمیون کو بیرون اور گونج کی حالتوں کی کوانٹم سپرپوزیشن بنانے کے لیے کوانٹائز کیا جا سکتا ہے۔ اس کی پیشین گوئی کچھ جوہری مادے کی خصوصیات سے کی جا سکتی ہے۔ فیلڈ تھیوری میں، اسکائی ریمیون ایک غیر لکیری سگما ماڈل کے ہوموٹوپک طور پر غیر معمولی کلاسیکی حل ہیں جن میں غیر معمولی ہدف کئی گنا ٹوپولوجی ہے-لہذا، وہ ٹوپولوجیکل سولٹن ہیں۔ ایک مثال میسون کے چیرل ماڈلز میں پائی جاتی ہے، جہاں ہدف کئی گنا ساخت گروپ کی ایک یکساں جگہ ہے جہاں ایس یو (این) ایل اور ایس یو (این) آر بائیں اور دائیں چیرل سمیٹریز ہیں، اور ایس یو (این) ڈائیگ اخترن ذیلی گروپ ہے۔ نیوکلیئر فزکس میں، N = 2 کے لیے، چیرل سمیٹریز کو نیوکلیون کی آئسوپین سمیٹری سمجھا جاتا ہے۔ N = 3 کے لیے، اوپر، نیچے اور عجیب کوارکس کے درمیان آئسو فلاور سمیٹری زیادہ ٹوٹی ہوئی ہے، اور اسکائی ریمیون ماڈل کم کامیاب یا درست ہیں۔ اگر اسپیس ٹائم میں ٹوپولوجی S3 × R ہے، تو کلاسیکی ترتیبات کو ایک انٹیگرل وائنڈنگ نمبر کے ذریعے درجہ بندی کیا جا سکتا ہے کیونکہ تیسرا ہوموٹوپی گروپ انٹیجرز کے رنگ کے مساوی ہے، جس میں ہم آہنگی کا نشان ہومومورفزم کا حوالہ دیتا ہے۔ چیرل لاگرانجین میں ایک ٹپوولوجیکل اصطلاح شامل کی جا سکتی ہے، جس کا انٹیگرل صرف ہوموٹوپی کلاس پر منحصر ہے۔ اس کے نتیجے میں مقداری ماڈل میں سپرسلیکشن سیکٹرز ہوتے ہیں۔ (1 + 1) جہتی خلائی وقت میں، اسکائی ریمیون کا تخمینہ سائن گورڈن مساوات کے سولٹون سے لگایا جا سکتا ہے۔ بیتھ انساتز کے ذریعہ مقدار کے بعد یا دوسری صورت میں، یہ بڑے پیمانے پر تھرنگ ماڈل کے مطابق تعامل کرنے والے فرمیئن میں بدل جاتا ہے۔ لگرینجیئن اسکائریمیون کے لیے لگرینجیئن، جیسا کہ نیوکلین-نیوکلین تعامل کے اصل چیرل ایس یو (2) موثر لگرینجیئن کے لیے لکھا گیا ہے ((3 + 1)-جہتی خلائی وقت میں)، اس طرح لکھا جا سکتا ہے کہ کہاں، آئسوپین پالی میٹرکس ہیں، لائ بریکٹ کمیونیٹر ہے، اور ٹر میٹرکس ٹریس ہے۔ اسپیس ٹائم کوآرڈینیٹ پر میسون فیلڈ (پیاون فیلڈ، ایک جہتی عنصر تک) اس کے ذریعہ دیا جاتا ہے۔ سگما ماڈلز پر مضمون میں اس کی ہندسی تشریح کا ایک وسیع جائزہ پیش کیا گیا ہے۔ جب اس طرح لکھا جاتا ہے، تو یہ واضح طور پر لائ گروپ ایس یو (2) کا ایک عنصر ہے، اور لائ الجبرا ایس یو (2) کا ایک عنصر ہے۔ پیاون فیلڈ کو خلا کے وقت میں ایس یو (2) کے پرنسپل فائبر بنڈل کے ٹینجینٹ بنڈل کا ایک حصہ سمجھا جا سکتا ہے۔ یہ تجریدی تشریح تمام غیر لکیری سگما ماڈلز کی خصوصیت ہے۔ پہلی اصطلاح، غیر لکیری سگما ماڈل کی کواڈریٹک اصطلاح لکھنے کا صرف ایک غیر معمولی طریقہ ہے۔ جب نیوکلیون کے نمونے کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، تو کوئی پیاون ڈیک مستقل ہونے کے جہتی عنصر کے ساتھ لکھتا ہے۔ (1 + 1 طول و عرض میں، یہ مستقل جہتی نہیں ہے اور اس طرح اسے فیلڈ کی تعریف میں جذب کیا جا سکتا ہے۔) دوسری اصطلاح سب سے کم توانائی والے سولٹن حل کی خصوصیت کا سائز قائم کرتی ہے۔ یہ سولٹن کے موثر رداس کا تعین کرتی ہے۔ نیوکلین کے ماڈل کے طور پر، اسے عام طور پر ایڈجسٹ کیا جاتا ہے تاکہ پروٹون کے لیے صحیح رداس دیا جا سکے۔ ایک بار ایسا کرنے کے بعد، نیوکلین کی دیگر کم توانائی کی خصوصیات خود بخود تقریبا 30 فیصد درستگی کے اندر طے ہو جاتی ہیں۔ یہ نتیجہ ہے، ایک دوسرے کو جوڑنے کا جو بصورت دیگر آزاد پیرامیٹرز ہوں گے، اور کافی درست طریقے سے ایسا کرنا، جو نیوکلیون کے اسکائیریم ماڈل کو اتنا پرکشش اور دلچسپ بناتا ہے۔ اس طرح، مثال کے طور پر، کوارٹک اصطلاح میں مستقل کی تشریح rho meson (نیوکلیئر ویکٹر meson) اور pion کے درمیان ویکٹر-پیئن جوڑے ρ-π-π کے طور پر کی جاتی ہے۔ اسکائی ریمیون اس مستقل کی قدر کو بیریون رداس سے جوڑتا ہے۔ نویتھر کرنٹ مقامی گھومنے والے نمبر کی کثافت اس طرح دی جاتی ہے کہ مکمل طور پر اینٹیسیمیٹرک لیوی-سیویتا علامت کہاں ہے (مساوی طور پر، اس تناظر میں ہج اسٹار)۔ جسمانی مقدار کے طور پر، اس کی تشریح بیریون کرنٹ کے طور پر کی جا سکتی ہے ؛ یہ محفوظ ہے:، اور تحفظ چیرل سمیٹری کے لیے نویتھر کرنٹ کے طور پر ہوتا ہے۔ متعلقہ چارج بیرون نمبر ہے: ایک محفوظ چارج کے طور پر، یہ وقت سے آزاد ہے:، جس کی جسمانی تشریح یہ ہے کہ پروٹون ختم نہیں ہوتے ہیں۔ چیرل بیگ ماڈل میں، کوئی مرکز سے ایک سوراخ کاٹتا ہے اور اسے کوارک سے بھرتا ہے۔ اس واضح "ہیکری" کے باوجود، کل بیرون نمبر محفوظ ہے: سوراخ سے گمشدہ چارج کی تلافی تھیلے کے اندر ویکیوم فرمینز کی سپیکٹرم غیر متناسبیت سے ہوتی ہے۔ مقناطیسی مواد/ڈیٹا اسٹوریج اسکائی ریمیونز کی ایک خاص شکل مقناطیسی اسکائی ریمیونز ہیں، جو مقناطیسی مواد میں پائے جاتے ہیں جو ڈزیلوشنسکی-موریا تعامل، ڈبل ایکسچینج میکانزم یا مسابقتی ہائزن برگ ایکسچینج تعاملات کی وجہ سے سرپل مقناطیسیت کا مظاہرہ کرتے ہیں۔ وہ 1 این ایم (مثال کے طور پر) کے طور پر چھوٹے "ڈومینز" بناتے ہیں۔ فی آن ایر (111) میں۔ مقناطیسی اسکائی آرمینز کے چھوٹے سائز اور کم توانائی کی کھپت انہیں مستقبل کے ڈیٹا اسٹوریج حل اور دیگر اسپنٹرونکس آلات کے لیے ایک اچھا امیدوار بناتی ہے۔ محققین اسکیننگ ٹنلنگ مائکروسکوپی کا استعمال کرتے ہوئے اسکائی آرمینز کو پڑھ اور لکھ سکتے ہیں۔ ٹوپوولوجیکل چارج، جو اسکائی ریمیونز کے وجود اور عدم وجود کی نمائندگی کرتا ہے، بٹ اسٹیٹس "1" اور "0" کی نمائندگی کر سکتا ہے۔ کمرے کے درجہ حرارت کے آسمانوں کی اطلاع ملی۔ اسکائیرمین موجودہ کثافتوں پر کام کرتے ہیں جو روایتی مقناطیسی آلات سے کمزور شدت کے کئی درجے ہیں۔ 2015 میں وسیع کمرے کے درجہ حرارت کے حالات میں مقناطیسی اسکائی ریمیون بنانے اور ان تک رسائی حاصل کرنے کے ایک عملی طریقہ کا اعلان کیا گیا۔ اس آلے میں مقناطیسی کوبالٹ ڈسک کی صفوں کو کوبالٹ اور پیلیڈیم کی پتلی فلم کے اوپر مصنوعی بلوچ اسکائی ریمیون جالی کے طور پر استعمال کیا گیا۔ غیر متناسب مقناطیسی نینو ڈاٹس کو عمودی مقناطیسی انیسوٹروپی (پی ایم اے) کے ساتھ ایک زیر پرت پر کنٹرول سرکلرٹی کے ساتھ نمونہ بنایا گیا تھا۔ قطبیت کو ایک موزوں مقناطیسی میدان کی ترتیب کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے اور مقناطیسی پیمائش کی پیمائش میں اس کا مظاہرہ کیا جاتا ہے۔ بھنور کی ساخت کو ایک اہم آئن-تابکاری مرحلے کے ذریعے پی ایم اے کو دبا کر زیر پرت کے انٹرفیسیل خطے میں چھاپا جاتا ہے۔ جالی کی شناخت پولرائزڈ نیوٹرون ریفلیکٹومیٹری سے کی جاتی ہے اور مقناطیسی مزاحمت کی پیمائش سے اس کی تصدیق ہوتی ہے۔ ایک حالیہ (2019) مطالعہ نے خالصتا برقی میدان (برقی کرنٹ کی عدم موجودگی میں) کا استعمال کرتے ہوئے اسکائی ریمیوں کو منتقل کرنے کے طریقے کا مظاہرہ کیا۔ مصنفین نے موٹائی کی ڈھلوان اور ڈیزالوشنکی-موریا تعامل کے ساتھ کو/نی ملٹی لیئرز کا استعمال کیا اور اسکائی آرمینز کا مظاہرہ کیا۔ انہوں نے دکھایا کہ نقل مکانی اور رفتار کا انحصار براہ راست اطلاق شدہ وولٹیج پر ہوتا ہے۔ 2020 میں، سوئس فیڈرل لیبارٹریز فار میٹریل سائنس اینڈ ٹیکنالوجی (ایم پی اے) کے محققین کی ایک ٹیم پہلی بار ایک ٹیون ایبل ملٹی لیئر سسٹم تیار کرنے میں کامیاب ہوئی ہے جس میں دو مختلف قسم کے اسکائی ریمیون-"0" اور "1" کے لیے مستقبل کے بٹس-کمرے کے درجہ حرارت پر موجود ہو سکتے ہیں۔ یہ بھی دیکھیں ہوپفیون، اسکائی ریمیونز کے 3D ہم منصب حوالہ جات مزید پڑھنے مقناطیسی اسکائی ریمیونز میں پیش رفت بنچوں میں آتے ہیں، آئی ای ای ای سپیکٹرم 2015 ویب مضمون فرضی ذرات کوانٹم کروموڈینامکس