भौतिकविदों ने अशांति में ऊर्जा के बहने की दिशा उलट दी, 80 साल पुराने नियम को मोड़ते हुए

पानी की एक पतली, घूमती परत में भौतिकविदों ने ऊर्जा को उल्टी दिशा में बहा दिया। लगातार छोटे होते भँवरों की ओर नीचे झरने या लगातार बड़े होते भँवरों की ओर ऊपर उठने के बजाय, प्रवाह वही करता रहा जो शोधकर्ताओं ने चुना—यह इस पर निर्भर था कि उसे मथने वाले बलों को उन्होंने कैसे जमाया। यह परिणाम उस मान्यता को चुनौती देता है जिसने तरल-भौतिकी को अस्सी से अधिक वर्षों तक गढ़ा है।

अस्सी से अधिक वर्षों से अशांति की प्रचलित तस्वीर एकतरफ़ा झरने की रही है। किसी नदी या खुले महासागर के त्रिआयामी प्रवाहों में माना जाता था कि ऊर्जा बड़े भँवरों से छोटों की ओर लगातार उतरती है, जहाँ अंत में वह ऊष्मा बनकर बिखर जाती है। पतली, लगभग द्विआयामी परतों में माना जाता था कि यह झरना उलट जाता है और छोटे भँवर बड़ों को पोसते हैं। किसी भी हाल में, दिशा उस स्थान की ज्यामिति से बँधी जान पड़ती थी जिसमें तरल बसता था।

नया काम उस दिशा को प्रवाह के आयामों से अलग कर देता है। दिशा क्या तय करती है, शोधकर्ताओं ने पाया, वह है तरल के हर बिंदु पर दो राशियों का संरेखण: उसे दबाता प्रतिबल और जवाब में उस पर पड़ता विरूपण। बल और विस्थापन के बीच का कोण साधो, और ऊर्जा को पैमाने की सीढ़ी पर ऊपर या नीचे धकेला जा सकता है। पात्र का आकार अब नियति नहीं रहता।

इसे दिखाने के लिए दल ने बिजली का सुचालक तरल की एक उथली परत को चुंबकीय बलों से मथा, उस पर अनुरेखक कण छिड़के और फ़िल्माया कि वे कैसे चलते हैं। बल लगाने के ढाँचे को नए सिरे से ढालकर उन्होंने एक ही उपकरण में आगे की ओर ऊर्जा-स्थानांतरण वाले प्रवाह और उलटे स्थानांतरण वाले प्रवाह दोनों पैदा किए। उसी व्यवस्था के कंप्यूटर अनुकरणों ने इस पलटाव को दोहराया—यही वह मेल है जो एक चौंकाने वाली छवि को माप में बदल देता है।

झरने को नियंत्रित करना व्यावहारिक रूप से दूर तक पहुँचता है। तरल में ऊर्जा जिस दिशा में बहती है वह तय करती है कि उसमें चीज़ें कैसे फैलती हैं, इसलिए उसे दिशा देना यह बदल सकता है कि कोई तट अपशिष्ट जल की धार को कैसे फैलाता है, कोई सूक्ष्मद्रव चिप किसी चिकित्सा-परीक्षण के लिए नन्हे आयतनों को कैसे मिलाती है, या ऊर्जा उन परतदार प्रवाहों में कैसे चलती है जिन्हें जलवायु-मॉडल पकड़ने की कोशिश करते हैं।

यह प्रदर्शन एक सावधानी से नियंत्रित, मूलतः द्विआयामी तंत्र में जीता है, न कि किसी तूफ़ान या गहरी धारा की उलझी हुई त्रिआयामी अशांति में। क्या दिशा पर वही पकड़ पूरी तरह त्रिआयामी, उच्च-ऊर्जा प्रवाहों में बची रहती है, यह एक खुला प्रश्न है, और प्रयोगशाला की तश्तरी से महासागर तक की छलाँग बड़ी है। सिद्धांत अब स्थापित है; उसकी पहुँच नहीं।

यह शोध पिट्सबर्ग विश्वविद्यालय के नेतृत्व वाले एक दल ने, ट्यूरिन विश्वविद्यालय के सहयोग से किया, और इसे Science Advances पत्रिका में प्रकाशित किया गया। समूह का अगला कदम यह परखना है कि टेन्सर-संरेखण द्वारा नियंत्रण कितनी दूर तक जाता है जब प्रवाह मोटे और अधिक ऊर्जावान होते जाते हैं—वही व्यवस्था जिसमें असल अशांति का अधिकांश हिस्सा सचमुच बसता है।

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