"سائنس دانوں نے خالی جگہ سے ایک سپر کنڈکٹر کو مضبوط بنایا" — یہ تضاد لگتا ہے، مگر ہے نہیں۔ 3 اکتوبر 2026 کو چین اور امریکا کی ایک ٹیم نے Nature میں بتایا کہ سپر کنڈکٹر کو احتیاط سے بنائی گئی کیویٹی میں رکھنے سے، اس میں کوئی روشنی ڈالے بغیر، وہ درجۂ حرارت جس پر وہ سپر کنڈکٹر بنتا ہے 5.4% تک بڑھ گیا[1]۔ راز یہ ہے کہ کوانٹم طبیعیات میں خالی جگہ کبھی واقعی خالی نہیں ہوتی۔
دو منٹ میں سپر کنڈکٹر
GCSE بنیادی
عام تار میں الیکٹران تھرتھراتے آیونز سے ٹکراتے ہیں، اسی لیے تار میں مزاحمت ہوتی ہے اور وہ گرم ہوتا ہے۔ کچھ مادوں کو ایک فیصلہ کن (عبوری) درجۂ حرارت Tc سے نیچے ٹھنڈا کریں تو ان کی مزاحمت بالکل صفر ہو جاتی ہے: کرنٹ توانائی کھوئے بغیر ہمیشہ بہہ سکتا ہے۔ یہی سپر کنڈکٹیویٹی ہے۔ یہ MRI اسکینرز، لارج ہیڈرون کولائیڈر کے مقناطیسوں اور کوانٹم کمپیوٹرز میں استعمال ہوتی ہے۔ مشکل یہ ہے کہ زیادہ تر سپر کنڈکٹرز کو مطلق صفر سے چند درجن درجے کے اندر ٹھنڈا کرنا پڑتا ہے، جو مہنگا ہے۔ اس لیے Tc بڑھانے کا ہر نیا طریقہ دلچسپ ہے۔
کیویٹی کو آن آف کریں۔ Tc سے نیچے مزاحمت صفر ہو جاتی ہے؛ تاریک کیویٹی نے چھ تہوں والے NbSe₂ میں عبور کو 5.4% تک اوپر کر دیا۔ افقی محور بغیر کیویٹی والے Tc کی نسبت سے ہے؛ منحنی کی شکل علامتی ہے۔
"خالی" جگہ خالی کیوں نہیں
A-Level توسیع
کوانٹم نظریے کے مطابق خلا میں بھی برقی مقناطیسی میدان مکمل ساکن نہیں رہ سکتا۔ اس کی ایک کم از کم "صفر نقطہ" توانائی ہوتی ہے اور یہ مسلسل اتار چڑھاؤ کرتا ہے؛ آپ مجازی فوٹونز کا تصور کر سکتے ہیں جو لمحہ بھر ظاہر ہو کر غائب ہو جاتے ہیں۔ ان اتار چڑھاؤ کے قابلِ پیمائش اثرات ہیں۔ سب سے مشہور کیسیمیر اثر ہے: خلا میں بہت قریب رکھی دو غیر چارج شدہ دھاتی پلیٹیں ایک دوسرے کی طرف دھکیلی جاتی ہیں، کیونکہ پلیٹیں محدود کر دیتی ہیں کہ ان کے درمیان کون سے اتار چڑھاؤ سما سکتے ہیں۔
کیویٹی اسی خیال پر کام کرتی ہے۔ اس کا حجم اور شکل طے کرتے ہیں کہ اندر کون سے برقی مقناطیسی موڈ (تعددات) ممکن ہیں، اس لیے یہ کچھ تعددات پر خلا کے اتار چڑھاؤ کو نئی شکل دے کر مضبوط کر سکتی ہے۔ ٹیم نے ٹیرا ہرٹز اسپلٹ رنگ ریزونیٹر، یعنی ٹیرا ہرٹز تعددات پر ٹیون کی گئی ایک ننھی دھاتی ساخت، کو "تاریک کیویٹی" کے طور پر استعمال کیا: اس میں کچھ نہیں ڈالا گیا[1]۔
تجربے نے کیا دکھایا
- مادہ نیوبیئم ڈائی سیلینائیڈ (NbSe₂) کی چھ تہوں والی پرت تھا، جو ایک تہہ دار سپر کنڈکٹر ہے[1]۔
- کیویٹی کے اندر Tc میں 5.4% تک اضافہ ہوا، اور عبور کے قریب فیصلہ کن کرنٹ اور فیصلہ کن مقناطیسی میدان بھی بڑھے[1]۔
- اثر سب سے زیادہ تب تھا جب کیویٹی کی مخصوص توانائی سپر کنڈکٹر کے اپنے کم توانائی والے اتار چڑھاؤ سے مل گئی، جیسے دو نظاموں کو گمک پر ٹیون کرنا[1]۔
- کنٹرول تجربات نے تناؤ، مادے کی خرابی، غیر یکساں نمونوں اور سادہ دھاتی پردہ داری کو مسترد کیا[1]۔
پیش کردہ وضاحت: سپر کنڈکٹنگ حالت کیویٹی کے ساتھ مجازی فوٹونز کا تبادلہ کرتی ہے، جس سے اس کی توانائی کم اور استحکام زیادہ ہوتا ہے۔ زیادہ مستحکم حالت زیادہ درجۂ حرارت تک قائم رہتی ہے[1]۔
"خلا کو اب تک محض ایک غیر فعال اسٹیج سمجھا گیا جس پر مظاہر پیش آتے ہیں۔ یہ کام دکھاتا ہے کہ پس منظر خود بھی ایک کردار بن سکتا ہے۔"[1]
فوری جانچ
فیصلہ کن درجۂ حرارت سے نیچے سپر کنڈکٹر کی مزاحمت کتنی ہوتی ہے؟
وہ فرق جسے طلبہ اکثر گڈمڈ کر دیتے ہیں
Tc کو 5.4% بڑھانا "کمرے کے درجۂ حرارت والی سپر کنڈکٹیویٹی" نہیں ہے۔
آپ کے نصاب سے تعلق
| نصاب کا تصور | یہاں یہ کیسے ظاہر ہوتا ہے |
|---|---|
| مزاحمت اور اس کی وجوہات | Tc سے نیچے صفر مزاحمت؛ عام مزاحمت الیکٹران-آیون ٹکراؤ سے |
| فوٹون اور کوانٹائز توانائی (E = hf) | مجازی فوٹون؛ ٹیرا ہرٹز تعددات توانائی کا پیمانہ طے کرتی ہیں |
| گمک | کیویٹی اور سپر کنڈکٹر کی توانائیاں ملنے پر سب سے بڑا اثر |
| منصفانہ تجربہ | تناؤ اور دیگر وضاحتوں کو مسترد کرنے والے کنٹرول تجربات |
امتحان طرز کا سوال
ایک ٹیرا ہرٹز کیویٹی 1.0 × 10¹² Hz تعدد پر گمک کرتی ہے۔ اس تعدد پر ایک فوٹون کی توانائی کا حساب لگائیں اور بتائیں کہ اتنی کم توانائی سپر کنڈکٹر کے لیے کیوں اہم ہو سکتی ہے۔ (h = 6.63 × 10⁻³⁴ J s) [3 نمبر]
نمونہ جواب اور نمبروں کی تقسیم دکھائیں
- E = hf = 6.63 × 10⁻³⁴ × 1.0 × 10¹² (1 نمبر)
- E = 6.6 × 10⁻²² J (تقریباً 4 meV) (1 نمبر)
- NbSe₂ کی سپر کنڈکٹیویٹی میں بھی اتنی ہی کم توانائیاں شامل ہیں کیونکہ یہ مطلق صفر سے چند کیلون اوپر ہی ہوتی ہے؛ اس لیے اس توانائی کے فوٹون یا اتار چڑھاؤ سپر کنڈکٹنگ حالت سے تعامل کر سکتے ہیں (گمک) (1 نمبر)
ممتحن کس بات پر توجہ دیتا ہے: درست متبادل اور دس کی طاقتیں، پھر اس ننھی توانائی کو سپر کنڈکٹیویٹی کی کم درجہ حرارت، کم توانائی والی نوعیت سے جوڑنا۔
عام غلطی: الیکٹران وولٹ میں غلط تبدیلی: eV کے لیے جول کو 1.6 × 10⁻¹⁹ سے تقسیم کریں (تقریباً 4 × 10⁻³ eV)۔
مزاحمت، فوٹون اور گمک A-Level طبیعیات کے کلاسیکی موضوعات ہیں، اور ایسی تحقیق دکھاتی ہے کہ وہ آج بھی صفِ اول میں ہیں۔ ایک اور جگہ جہاں ننھے اثرات بہت اہم ہیں، اس کے لیے پڑھیں GPS کو آئن اسٹائن کی اضافیت کیوں چاہیے۔
کیا آپ اس موضوع کا اعادہ کرنا چاہتے ہیں؟
موسٹک GCSE اور A-Level سطح کے لیے کیمسٹری اور سائنس کی آن لائن انفرادی ٹیوشن فراہم کرتا ہے، جو سمجھ بوجھ، امتحانی تکنیک اور اطلاق پر مرکوز ہے۔
ماخذ اور مزید مطالعہ کے لیے
- ScienceDaily: Scientists just made a superconductor stronger using 'empty space' (Oct 2026) — Nature، 3 اکتوبر 2026: NbSe₂، تاریک کیویٹی، Tc میں 5.4% اضافہ، کنٹرول، اقتباس
- Wikipedia: Casimir effect — خلا کے اتار چڑھاؤ کا پس منظر
- Wikipedia: Superconductivity — پس منظر
آخری جائزہ: 5 اکتوبر 2026۔ اعداد عمومی طور پر شائع شدہ عام قدریں ہیں، اور قواعد تبدیل ہو سکتے ہیں۔ امتحان کی زبان ہر اسپیسیفیکیشن کے مطابق مختلف ہو سکتی ہے، اس لیے اپنا اسپیسیفیکیشن ضرور دیکھیں۔
عمومی سوالات
خالی جگہ کسی سپر کنڈکٹر کو مضبوط کیسے بنا سکتی ہے؟
کوانٹم طبیعیات میں خلا کبھی مکمل خالی نہیں ہوتا: برقی مقناطیسی میدان میں ناگزیر "خلا کے اتار چڑھاؤ" ہوتے ہیں۔ 3 اکتوبر 2026 کو Nature میں شائع ہونے والی ایک ٹیم نے نیوبیئم ڈائی سیلینائیڈ (NbSe₂) کی چھ تہوں والی پرت کو ایک ٹیرا ہرٹز "تاریک کیویٹی" میں رکھا جو ان اتار چڑھاؤ کو نئی شکل دے کر بڑھاتی ہے۔ کیویٹی کے ساتھ مجازی فوٹونز کے تبادلے سے سپر کنڈکٹنگ حالت کی توانائی کم ہوئی اور اس کا عبوری درجۂ حرارت 5.4% تک بڑھ گیا۔
"تاریک کیویٹی" کیا ہے؟
ایسی کیویٹی (یہاں ٹیرا ہرٹز اسپلٹ رنگ ریزونیٹر) جس میں کوئی روشنی نہیں ڈالی جاتی۔ کچھ بھی روشن نہیں ہوتا؛ اثر صرف اس سے آتا ہے کہ کیویٹی مادے کے گرد خلا کے برقی مقناطیسی ماحول کو کیسے بدلتی ہے۔
کیا کمرے کے درجۂ حرارت والے سپر کنڈکٹر اب قریب ہیں؟
نہیں۔ جو مادہ مطلق صفر سے چند ہی درجے اوپر سپر کنڈکٹر بنتا ہے، اس کے عبوری درجۂ حرارت میں 5.4% اضافہ سائنسی طور پر اہم ہے کیونکہ یہ ایک نیا "کنٹرول" دکھاتا ہے، مگر کمرے کے درجۂ حرارت سے بہت دور ہے۔
یہ تحقیق کس نے کی؟
چین کی یونیورسٹی آف سائنس اینڈ ٹیکنالوجی میں چانگ گان زینگ اور گوانگ ہوئی چینگ کی قیادت والے گروہوں نے، شنگھائی جیاؤٹونگ یونیورسٹی کے چنگ ڈونگ جیانگ اور نوبل انعام یافتہ فرینک ولچیک (MIT) کے ساتھ۔
قارئین کی درجہ بندی اور تبصرے
اس مضمون کو کئی مختلف پہلوؤں پر درجہ دیں — آپ کی درجہ بندی دوسرے قارئین کی مدد کرتی ہے، اور ہمیں بہتر بنانے میں مدد کرتی ہے۔
کیا یہ مضمون مفید تھا؟
ہمیں اپنی رائے بتائیں — کوئی اصلاح، کوئی سوال جس کا جواب نہیں ملا، یا کوئی موضوع جسے آپ اگلی بار کور ہوتے دیکھنا چاہتے ہیں۔
بات کرنا پسند کریں گے؟ اپنی سہولت کے وقت مفت ویڈیو کال بک کریں: فوری سوال کے لیے 15 منٹ، باقی کے لیے 30 منٹ۔ اوقات آپ کے اپنے ٹائم زون میں دکھائے جاتے ہیں۔
مصنف کے بارے میں
Sudershan Soni
موسٹک سروسز میں بانی اور مرکزی استاد — MSc اہلیت یافتہ ریاضی، سائنس، کمپیوٹر سائنس اور STEM کے استاد، 20 سال سے زائد پیشہ ورانہ تجربے کے ساتھ، 11+ اور GCSE سے A-Level اور اس سے آگے تک کے طلبہ کو دنیا بھر میں آن لائن پڑھاتے ہیں۔
مکمل پروفائل پڑھیں