فوٽان

کليل ڄاڻ چيڪلي، وڪيپيڊيا مان
Jump to navigation ڳولا ڏانهن هلو


Photon
LASER.jpg
تار نما ليزر شعاعن مان فوٽان ٻاھر نڪرندي ڏيکاريل
ترڪيب روشني جا بنيادي ذرڙا
احصاء بوسنڪ
تفاعل برقي مقناطيسيت, ڪمزور, ڪشش ثقل
علامت γ
Theorized البرٽ آئنئسٽائين (1905)
فوٽان نالو عام طور تي گلبرٽ اين.ليوس سان منصوب ڪيو ويندو آهي (1926)
ڪميت

0


< 1×10−18 eV/c2 [1]
پوري زندگي جي سراسري Stable[1]
برقي بار

0


< 1×10−35 e[1]
غزل 1
مساوات −1[1]
C parity −1[1]
متڪشف

I (isospin) (J P C )
=0,1 (1−−)

[1]



فوٽان(انگريزي: photon) روشني جي بنيادي ذرڙي، جو ھڪ قسم آھي. اھو برقي مقناطيسي فيلڊ جو ھڪ مقدار ھوندو آھي جنھن ۾ روشني جي صورت ۾ برقي مقناطيسي تابڪاري ۽ برقي مقناطيسي طاقت کي سانڍي کڻندڙ شامل ھوندا آھن. فوٽان جو غير متبدل مايو (Invariant mass) ٻڙي ھوندو آھي. اھو خالي جاء منجھ ھميشه روشني جي رفتار ۾ ھلندو آھي. فوٽان جي لھر ۽ ان جي وصفن جو مقدار ھڪڙي حالت جا ٻہ الڳ پاسا ھوندا آھن جن کي ڪنھن بہ ميڪانيڪي نموني سان بيان نہ ٿو ڪري سگھجي. [2] فوٽان جو جديد تصور ويھين صدي عيسويءَ جي شروعات ۾ آھستي آھستي البرٽ آئنئسٽائين ڏنو ھيو جنھن ۾ ان اھڙا تجرباتي مشاھدہ سمجھايا جيڪي روشني جي لھر جي نموني سان پيا ٺھڪن.

فوٽان دور (Photon epoch)[سنواريو]

بگ بينگ (Big Bang) کان پوء 10 سيڪنڊن تائين ڪائنات ليپٽان (Leptons) ۽ اينٽي ليپٽان (Anti-leptons) (جيئن اليڪٽران ۽ پروٽان) سان ڀرجي وئي ڇو جو ان وقت انهن کي جوڙڻ لاء توانائي گهڻي ھئي. اھي جيئن تڪڙا جڙيا انهن ھڪ ٻئي کي فنا ڪرڻ شروع ڪيو پر بگ بينگ جي ڏھن سيڪنڊن کان پوء ڪائنات تمام ٿڌي ٿي وڃڻ جي ڪري ايتري تابڪاري (Radiation) نہ ٺھي سگھي جيڪا ان وقت خال کي ڀري جنھن سبب گهڻا ليپٽان ۽ اينٽي ليپٽان (اليڪٽران ۽ پروٽان) ڏھن سيڪنڊن ۾ ھڪ ٻئي کي فنا ڪري چڪا ھئا پر ڪجھ ليپٽان باقي بچي ويا جيڪي اڄ تائين وجود ۾ آھن. فنا ٿيندڙ اليڪٽران ۽ پروٽان ( مادا ۽ اينٽي مادا) وڏي توانائي وارن گاما فوٽانن ۾ تبديل ٿي ويا جيڪي 377,000 سالن تائين ڪائنات تي غالب رھيا. ھن دور جي شروعات ۾ ڪائنات پاڻيٺ جھڙي پلازما سان ڀرجي وئي جيڪا فوٽانن، پروٽانن، نيوٽرانن ، اليڪٽرانن ۽ نيوٽرينوئن(Neutrinos) مان ٺھيل ھئي. بگ بينگ وقت جوھري رچاء (Nuclear fusion) جي رونما ٿيڻ جي ڪري ڪائنات پھرين تمام گرم ٿي وئي. پروٽان ۽ نيوٽران مستقل طور تي ھڪ ٻئي کي ڌڪ ھڻندا رھيا. انهن ۾ ايتري گهڻي توانائي پيدا ٿي جو ھڪ ٻئي کي تابڪاري جي ڌماڪي سان تباھ ڪري سگهيا پئي يا ڪڏ ڏيئي سگهيا پئي پوء لڳ ڀڳ منٽ جي خاتمي تي ڪائنات ايتري ٿڌي ٿي وئي جو ٻٽوپ (Deuterium) ۽ ٽٽوپ ( Tritium) ٺاھڻ لاء ۽ پوء ھيليم جي مرڪزن ۽ لٿيم (lithium) جي ننڍي نسبت ۽ برليم (Beryllium) جي مرڪزن ٺاھڻ لاء نيوٽران ۽ پروٽانن سان ٻڌل رچاء وجود ۾ اچي ويو. ھن مرڪزن جي ترڪيب (Nucleosynthesis) جو وقت ڪجھ منٽ ھليو ۽ انهي جي آخر ۾ گهڻا ھائڊروجن جا مرڪز ۽ ھيليم جا مرڪز تخليق ٿي ويا جيڪي ڪائنات ۾ سدائين رھندا. ان ڪائنات جي شروعات واري وقت کان ھائڊروجن ڪائنات جو سڀ کان گھڻو عنصر بڻجي ويو.بگ بينگ کان پوءِ وارن ڪجھ منٽن ۾ ئي (ڪاري مادي کي ڇڏي ڪري) سڀ عنصر ٺھي چڪا ھيا جن جو 75 سيڪڙو ھائيڊروجن ، 24 سيڪڙو ھيليم ھئي ۽ باقي ٻيا ھڪ سيڪڙو ھيا جن ۾ ڪاربان، نائٽروجن ، آڪسيجن پڻ شامل آھن جيڪي انساني جسم کي جوڙين ٿا. ڪجھ عنصر فوٽان دؤر کان لکين سالن بعد رچاء (fusion) ذريعي تارن جي گهرائين ۾ جڙيا.

فوٽان دور جي وچ ۾ ھڪ ٻيو دلچسپ پڪو وقت (Time stamp) آيو. بگ بينگ کان پوء وارن 70 ھزار سالن ۾ ڪائنات ۾ تابڪاري توانائي جي گھاٽائي ( Energy density) مادي جي توانائي واري گهاٽائي کان وڌيڪ ھئي جيڪا ظاھر ڪري ٿي تہ زمان (Space-time) تيزي سان پکڙجي رھيو آھ يا ايئن بہ ٿي سگھي ٿو تہ بگ بينگ کان پوءِ وارن جي 70 ھزار سالن ۾ ڪائنات ايترو وڌي وئي جو تابڪاري جي گهاٽائي مادي جي گھاٽائي کان گھٽ ٿي وئي ۽ مادو اسان جي نظام شمسي ٺھڻ تائين ڪائنات جي دور ۾ غالب ٿي داخل ٿيو ۽ لکين سالن تائين رھي آيو ان وقت تائين جڏھن ڪائنات ۾ مادي جي گهاٽائي ڪافي ھيٺ لٿي ۽ ڪاري مادي  (Dark matter) ۽ ڪاري توانائي (Dark energy) جو زمان (خلائي وقت) جي ڦھلاء تي غلبو ٿيو.[3].

فوٽان جي تشڪيل[سنواريو]

طبعي ڪائناتي علم ۾ فوٽان Photon ڪائنات جي ابتدائي دور جي ارتقائي مرحلي جو اھو عرصو آھي جنھن ۾ فوٽان جو ڪائنات ۾ موجود توانائي تي غلبو ھيو. بگ بينگ جي ڏھن سيڪنڊن گذرڻ کان پوء جڏھن گهڻا ليپٽان Lepton ۽ ضد ليپٽان Anti lepton ليپٽان دور Lepton ages کان پوء فنا ٿي ويا ھئا تہ فوٽان دور ۾ انهن جي شروعات ٿي ھئي[3].

جوھري مرڪز فوٽان دور کان پھرين ڪجھ منٽن دوران نيوڪلائي ترتيب جي عمل ۾ ٺھي چڪا هئا. فوٽان دور جي باقي حصي ۾ گرم گهاٽا مرڪز، اليڪٽران ۽ پلازما (Plasma) بچي ويا ھئا. بگ بينگ جي  379,000 سالن گذرڻ کان پوء ڪائنات جو گرمي پد ان نقطي تي اچي ويو ھو جتي مرڪز (Nuclei) اليڪٽرانن سان گڏجي وچولي جوھر (Moderation essence) کي بنائي سگهيا ٿي نتيجي طور ان وقت فوٽان جي مادي سان رلمل ٿي نہ سگهي. ائين ڪائنات شفاف ٿي وئي ۽ ڪائناتي خورد لھرون پس منظر جا شعاع بنجي ويون ۽ جوڙجڪي روپ واقع ٿي ويو.[3].

فوٽان جي تاريخ[سنواريو]

فوٽان مقداري روشني، برقي مقناطيسي تابڪاري جو ننڍڙو توانائي وارو پيڪيٽ آھي. 1905ع ۾ البرٽ آئنسٽائين پنھنجي نظريو: فوٽو برقي اثر بابت آئنئسٽائين جي وضاحت پيش ڪيو جنھن ۾ ھن روشني جي ترسيل دوران توانائي جي الڳ پيڪيٽ جي وجود جو اظھار ڪيو. 1900 کان اڳ فزڪس سان لاڳاپيل ميڪس پلينڪڊ (Max Planckhad) نظريو ڏنو تہ حرارتي تابڪاري خارج ٿي الڳ ايڪن يا ڪئانٽا (Quanta) ۾  جذب ٿئي ٿي. 1923ع ۾ فزڪسي ماھر آرٿر ايڇ ڪمپٽون Arthur H. Compton جي ايڪسري جي قدرتي ذرن Corpuscular nature of X-rays جي تشريح ڪرڻ کانپوء  ھي نظريو عام استعمال ۾ آيو. اصطلاح فوٽان يوناني لفظ فوٽو Photo تان ورتل آھي جيڪو 1926ع کان پوء رائج ٿيو. فوٽان جي توانائي تابڪار اڳاڻ Radiation frequency تي مدار رکي ٿي.

سڀني تواناين جا ڏسڻي توانائي ذريعي وڏ توان گاما High-energy gamma ۽ ايڪسريزن X-rays کان زيرڳاڙھسري توانائي Low-energy infrared ۽ تابڪار لھرن Radio waves تائين فوٽان ٿين ٿا. سڀ فوٽان روشني جي رفتار سان ھلن ٿا. ماتحت ايٽمي جزن Subatomic particles ۾ شمار ڪندي فوٽان بوزون Bosons آھن جن کي ڪابہ چارج ناھي نڪي ساڪن مايو Rest mass رکن ٿا ۽ ٻور Spin جا ايڪا آھن. اھي زميني جزا Field particles آھن جيڪي برقي چقمقي زمين Electromagnetic field رکن ٿا.[3].

فوٽان جي ماھيت[سنواريو]

فزڪس ۾ فوٽان برقي مقناطيسي توانائي جو بنڊل آھي. اھو بنيادي يونٽ آھي جيڪو روشني جوڙي ٿو. فوٽان کي ڪڏھن ڪڏھن Quantum of electromagnetic مقداري برقي مقناطيس طور ڄاتو وڃي ٿو. خيال ڪيو وڃي ٿو تہ فوٽان ننڍڙن ذرڙن جا ٺھيل ناھن. اھي قدرت جا بنيادي ايڪا آھن جن کي ابتدائي ذرا سڏيو وڃي ٿو.

فوٽان برقي مقناطيسي طاقت کي کڻندڙ ٿئي ٿو. ھي ان وقت جڙيو جڏھن سج ذرڙن کي گرمي ۽ روشني ۾ تبديل ڪيو. فوٽان کي ڪڏھن بہ تباھ ڪري نٿو سگهجي. اھي تڏھن تباھ ٿي سگهن ٿا اھي جڏھن زمين مان گذري جذب ٿين ٿا. جاذبيت جي مرحلي ۾ ھڪ يا ھڪ کان وڌيڪ فوٽان جوھري ذرن Nuclear particles يا ايٽم پاران جذب ٿي سگهن ٿا ۽ بنيادي طور تي تباھ ٿي سگهن ٿا.

فوٽان تڏھن پيدا ٿئي ٿو جڏھن وچٿري کان وڌيڪ مٿي آربٽ ۾ اليڪٽران An electron in a higher-than-normal orbit پنھنجي وچٿري آربٽ Normal orbit ۾ واپس اچي ٿو. وڏي توانائي High energy مان وچٿري توانائي Normal energy ۾ اچڻ دوران اليڪٽران فوٽان کي تمام گهڻين خوبين Specific Characteristics سان توانائي جو سٿي A packet of energy طور خارج ڪري ٿو.

فوٽان بنيادي طور تي مقداري برقي چقمقي توانائي A quantum of electromagnetic energy آھي.

فوٽان Photon ھڪ بنيادي ذرو آھي جنھن مان روشني ۽ ٻيون تمام برقي مقناطيسي شعاعون Electromagnetic waves ٺھن ٿيون. ڪنھن بہ توانائي جي فوٽون جي رفتار خلا ۾ روشني جي رفتار جي برابر ٿئي ٿي جيڪا  299,792,458 ميٽر في سيڪنڊ آھي. جيڪڏھن ڪنھن فوٽان کي وڌيڪ توانائي ملي تہ ان جي اڳاڻ Frequency بہ وڌيڪ ٿئي ٿي جيئن ايڪسري جا فوٽون جڏھن تہ گهٽ توانائي وارا فوٽان گهٽ اڳاڻ Low frequency رکن ٿا.

روشني جي ماھيت ھميشہ انسان جي سمجھ کان بالاتر رھي آھي. ويھين صدي جي آغاز تائين روشني کي لھر سمجهيو ويندو ھيو ڇوجو موڙي لھراڻ Diffraction ۽ رل مل اثر Interference جھڙن مشاھدن جي وضاحت ھن مفروضي سان ڪئي ويندي ھئي پر ھي مشڪل اچي رھي ھئي تہ ڪومپي ڦھلجندڙ اثر Compton scattering effect ۽ تاباني برقي اثر جھڙن مشاھدن جي وضاحت روشني کي لھر مڃڻ سان نہ پئي ٿي.

تمام ٻين ذرن وانگر فوٽان جي بہ سڀ کان سٺي وضاحت مقداري ميڪانيت Quantum mechanics سان ڪري سگهجي ٿي. مقداري ميڪانيات مطابق ھر ذري ۾ خاص ذرا موجود ٿين ٿا ان ورتاء کي wave-particle duality چيو وڃي ٿو. ذرا جيترا ننڍا ٿين ٿا انهن جا موجي خواص ايترا ايترا ئي واضح ٿين ٿا ۽ ذرو جيترو وڏو ٿئي ٿو اوترا ان جا موجي خواص جهيڻا ٿين ٿا. اليڪٽران بہ ھڪ مقدار رکڻ وارو ذرو آھي پر واضح موجي خواص بہ رکي ٿو. موجودھ نظريي مطابق فوٽون اھي خواص رکي ٿو.

سمورن فوٽانن جي رفتار بلڪل برابر ٿئي ٿي جيڪي خلا ۾ خلا ۾ 30 لک ڪلوميٽر في سيڪنڊ ٿين ٿا. ھن کي عام طور تي c سان ظاھر ڪيو وڃي ٿو. فوٽان جي خلا ۾ رفتار نڪي وڌائي سگهجي ٿي ۽ نڪي کٽائي سگهجي ٿي.

فوٽان جيڪڏھن ساڪن آھي تہ ان جي مقدار بہ ٻڙي ٿئي ٿي ۽ يعني فوٽان جو ساڪن مايو Rest mass ٻڙي ٿئي ٿو. فھم لفظن ۾ فوٽان توانائي جو ذرو آھي پر مادي جو ذرو ناھي پر حرڪت ڪندڙ فوٽانن کي مقدار بہ ٿئي ٿي جيڪا ھن جي توانائي جي ڪري ٿئي ٿي ڇوجو آئنسٽائن مطابق توانائي ۽ مقدار E = mc2 تحت ھڪ ٻئي ۾ تبديل ٿين ٿا. حرڪت ڪندڙ ھر فوٽان ۾ توانائي بہ ٿئي ٿي ۽ موميينٽم بہ. خيال رھي تہ مومينٽم لاء مقدار جو ھجڻ ضروري آھي ۽ حرڪت جو ھجڻ بہ. ھر فوٽون اڳاڻ Frequency رکي ٿو. جيڪڏھن فوٽان وڌيڪ توانائي رکي ٿو تہ ان جي اڳاڻ بہ وڌيڪ ھوندي. جيڪڏھن فوٽون گهٽ توانائي رکي ٿو ان جي اڳاڻ بہ گهٽ ھوندي. خيال رھي تہ توانائي جي گهٽ وڌ ٿيڻ سان فوٽون جي اڳاڻ تي فرق نٿو پوي (ان جي ابتڙ اليڪٽران ۽ پروٽان تي چارج ٿئي ٿي.). فوٽون جو ٻور نمبر .Spin no ھڪ ٿئي ٿو ۽ ھي بوزون خاندان سان تعلق رکي ٿو ان جي برعڪس فرميون Fermion جو ٻور نمبر .Spin no اڌ ۔ ڏيڍ ۽ اڍائي ٿئي ٿو.

ڪئار Quark جا 36 قسم ٿين ٿا پر فوٽان جي ھڪ قسم ٿئي ٿو. ان ڪري حرڪت ٻن قسمن جي ڪري ٿو جنھن جي ڪري روشني جي تقطيب Polarisation بہ ٻن قسمن جي ٿئي ٿي. اسٽينڊرڊ ماڊل مطابق فوٽان ۽ گلون Gluon بغير مايي Mass less جي آھن.

فوٽان جو ڪم[سنواريو]

فوٽان برقناطيسي زمين (برقي مقناطيسي زمين) Electromagnetic field جي ھيجان انگيزي Excitation آھي. ھن جو بنيادي جسم صرف مقناطيسي زمين Magnetic field ٿئي ٿي جيڪا اسان Maxwell مساوات تان وٺون ٿا Quantisation جو سڌو سنئون نتيجو ھي ٿئي ٿو تہ ڪنھن بہ اڳاڻ Frequency ۾ فيلڊ جي توانائي مرحليوار وڌنڌي يا گهٽجندي. ھي ھيجان انگيزي ئي فوٽان سڏرائي ٿي. فرض ڪريو ڪا شي فوٽان کي خارج ڪري ٿي اصل ۾ برقناطيسي زمين (برقي چقمقي زمين) Electromagnetic field ۾ ھيجان انگيزي Excitation پيدا ٿئي ٿي. ھن ھيجان انگيزي جون اھم خصوصيتون ٿين ٿيون جن ۾ توانائي ۽ حرڪت شامل آھن. مساوات اسان کي ٻڌائي ٿي تہ ڪھڙي طرح ھي ھيجان انگيزي پکڙجي ٿي. ھي اھو بہ ٻڌائي ٿي تہ ان جو مختلف جڳھن تي مشاھدو ڪرڻ لاء ڪھڙا امڪان ٿين ٿا. آخر ۾ اسان فوٽان جو مشاھدو ڪريون ٿا ان جو مطلب ٿيو زمين Field مان اسان فوٽان کي ڪشيد ڪريون ٿا.

انهي مساوات ۾ سمجهاڻي طور فوٽان کي توب جي گولي جي شڪل جھڙو سمجهايو ويو آھي جيڪو تصوير ۾ ڏسي سگهجي ٿو ڇوجو فوٽان توب جي گولي وانگر ٿئي ٿو.

حوالا[سنواريو]

  1. 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Amsler, C. (2008). "Review of Particle Physics: Gauge and Higgs bosons". Physics Letters B 667 (1): 1. doi:10.1016/j.physletb.2008.07.018. Bibcode2008PhLB..667....1A. http://pdg.lbl.gov/2009/tables/rpp2009-sum-gauge-higgs-bosons.pdf. 
  2. Joos, George (1951). Theoretical Physics. London and Glasgow: Blackie and Son Limited. p. 679. 
  3. 3.0 3.1 3.2 3.3 https://m.facebook.com/groups/1896424147306334?view=permalink&id=2307237066225038