فوٽان

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


حصو پھريون

فوٽان     Photon

”اصغر ساگر“

فوٽان دور    Photon epoch

ڌم ڌماڪ Big bang کان پوء 10 سيڪنڊن تائين ڪائنات ليپٽان Leptons ۽ ضد ليپٽان Anti-leptons (جيئن اليڪٽران ۽ پازيٽران) سان ڀرجي وئي ڇوجو ان وقت انهن کي جوڙڻ لاء توانائي گهڻي ھئي. اھي جيئن تڪڙا جڙيا انهن ھڪ ٻئي کي فنا ڪرڻ شروع ڪيو پر ڌم ڌماڪ Big bang جي ڏھن سيڪنڊن کان پوء ڪائنات تمام ٿڌي ٿي وئي جو انهن کي تابڪاري (روشني) Radiation جوڙي نہ سگهي جيڪو ان وقت خال کي ڀري. گهڻا ليپٽان ۽ ضد ليپٽان ھڪ ٻئي کي فنا ڪري چڪا ھئا ڪجھ ليپٽان باقي بچيا جيڪي اڄ تائين آھن. ايتري ۾ ان مادي Matter ۽ ضد مادي Anti-matter جي پڪي فنا ڪيترن وڏ توان ڳاما فوٽانن High-energy gamma photons کي جوڙيو جيڪي پوء 377,000 کان ڪائنات تي غالب رھيا.

ھن دور جي شروعات ۾ ڪائنات پاڻيٺ جھڙي پرٿ Fluid-like plasma سان ڀرجي وئي جيڪا فوٽانن Photons ۔ پروٽانن Protons ۔ نيوٽانن Neutrons ۔ اليڪٽرانن Electrons ۽ نيوٽيڻن Neutrinos مان  ٺھيل ھئي. جوھري رچاء Nuclear fusion جي رونما ٿيڻ جي ڪري 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 Radiation 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 مرڪزا Helium nuclei  ۽ لٿيم جي ننڍي نسبت A small proportion of lithium ۽ برليم مرڪزا   Beryllium nuclei ٺاھڻ لاء نيوٽانن ۽ پروٽانن سان ٻڌل رچاء وجود ۾ اچي ويو. ھن مرڪزن جي ترڪيب Nucleosynthesis جو وقت ڪجھ منٽ ھليو ۽ انهي جي آخر ۾ گهڻا ھيڊروجن مرڪزا Hydrogen nuclei

۽ ھيليم مرڪزا Helium nuclei جيڪي ڪائنات ۾ سدا ھوندا ھيا تخليق ٿي چڪا ھئا.

ھيڊروجن Hydrogen ان وقت کان ڪائنات ۾ گهڻو عام عنصر رھيو آھي جڏھن کان بگ بينگ جي ڪجھ منٽن کان پوء 75 سيڪڙو ھيڊروجني مرڪزن Hydrogen nuclei

۔ 24 سيڪڙو ھيليمي مرڪزن Helium nucle ۽ ھڪ سيڪڙو بنا ڪاري مادي جي مرڪزن Everything else    not counting dark matter جي ترڪيب ختم ٿي. انهن مان ڪوبہ عنصر نہ جيئن ڪاربان Carbon ۔ آڪسيجن Oxygen ۽ نائٽروجن Nitrogen جيڪي اسان جي جسم کي جوڙن ٿا، اھي وجود پائي ويا ايسين جيسين اھي ڪجھ لکين سال فوٽان دور کان پوء رچاء Fusion ذريعي تارن جي گهراين ۾ جڙيا.

فوٽان دور جي وچ ۾ ھڪ ٻيو دلچسپ پڪو وقت Timestamp آيو. بگ بينڊ (يا) big band کان پوء 70 ھزار سالن تائين ڪائنات ۾ برقڪاري Radiation جي توان گهاٽائي Energy density مادي جي توان گهاٽائيEnergy density of matter کان وڌيڪ ھئي جيڪا ٻڌائي ٿي تہ زمان (خلا جو وقت) Space-time ڪيئن تيزي سان پکڙجي رھيو آھي پر يا Big band جي 70 ھزار سالن ۾ ڪائنات ايترو وڌي وئي جو تابڪاري جي گهاٽائي Density of radiation مادي جي توانائي Density of matter کان گهٽ لھي آئي ۽ مادو اسان جي نظام شمسي Solar system ٺھڻ تائين ڪائنات جي دور Era of the universe طور غالب ٿي داخل ٿيو ۽ لکين سالن تائين رھي آيو ان وقت تائين جڏھن ڪائنات ۾ مادي جي گهاٽائي Density of matter ڪافي ھيٺ ڪري ۽ ڪاري مادي  Dark matter ۽ ڪاري توانائي Dark energy جو زمان (خلائي وقت) جي پکيڙ Expansion of space-time تي غلبو ٿيو. پر ھي ھڪ ٻيو سبق آھي.

فوٽان ٺھڻ


فوٽان جو ٺھڻ :-

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. ڌم ڌماڪ Big bang 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.

جوھري مرڪزا Nucleonics فوٽان دور کان پھرين ڪجھ منٽن دوران نيوڪلائي ترتيب Nuclear Compilation جي عمل ۾ تشڪيل پائي چڪا ھيا. فوٽان دور جي باقي حصي ۾ گرم گهاٽا مرڪزا Dense neuclei ۔ اليڪٽران Electron ۽ پرٿ Plasma بچي ويا ھئا. بگ بينگ جي  379,000 سالن گذرڻ کان پوء ڪائنات جو گرمي پد ان نقطي تي اچي ويو ھو جتي مرڪزا Nuclei اليڪٽرانن سان گڏجي وچولو جوھر (تعديلي جوھر يا ميلي جوھر) Moderation essence کي بنائي سگهيا ٿي نتيجي طور ان وقت فوٽان جي مادي سان رلمل Interation ٿي نہ سگهي. ائين ڪائنات شفاف ٿي وئي ۽ ڪائناتي خورد لھرون پس منظر جاشعاع بنجي ويون ۽ جوڙجڪي روپ واقع ٿي ويو.

فوٽان جي تاريخ :-

فوٽان جيڪو مقداري جوت، برقي چقمقي تابڪاري جو منٽي توانائي پيڪيٽ Light quantum, minute energy packet of electromagnetic radiation آھي. 1905ع ۾ البرٽ آئنسٽائين پنھنجي نظريي  Einstein’s explanation of the photoelectric effect البرٽ آئنسٽائن جي فوٽو برقي اثر ۾ پيش ڪيو جنھن ۾ ھن روشني جي ترسيل Transmission of light دوران الڳ توانائي پيڪيٽ Discrete energy packets جي وجود جو اظھار ڪيو. 1900 کان اڳ فزڪس سان لاڳاپيل ميڪس پلينڪڊ Max Planckhad نظريو ڏنو تہ گرمي جي تابڪاري Heat radiation خارج ٿئي ٿي ۽ الڳ اڪاين Distinct units 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.

فوٽان جي ماھيت :-

In physics, a photon is a bundle of electromagnetic energy. It is the basic unit that makes up all light. The photon is sometimes referred to as a "quantum" of electromagnetic energy. Photons are not thought to be made up of smaller particles. They are a basic unit of nature called an elementary particle.

Photons are not indestructible.

فزڪس ۾ فوٽان برقي چقمقي توانائي جو سٿو 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 چقمقي 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:-

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.


https://m.facebook.com/groups/1896424147306334?view=permalink&id=2307237066225038