একটি অণুর মধ্যে ইলেক্ট্রনগুলির গতিবিধি এত দ্রুত চলে যে তাদের এক পরমাণু থেকে অন্য পরমাণুতে যেতে মাত্র কয়েক অ্যাটোসেকেন্ড সময় লাগে। তাই এই ধরনের অতিদ্রুত প্রক্রিয়া পরিমাপ করা একটি কঠিন কাজ।
অস্ট্রেলিয়ান অ্যাটোসেকেন্ড সায়েন্স ফ্যাসিলিটি এবং সেন্টার ফর কোয়ান্টাম ডাইনামিক্সের বিজ্ঞানীদের দ্বারা উদ্ভাবিত একটি অভিনব কৌশলের জন্য ধন্যবাদ, এখন, জেপটোসেকেন্ড (এক সেকেন্ডের এক বিলিয়ন ভাগের এক ট্রিলিয়ন ভাগ) রেজোলিউশন দিয়ে সময় বিলম্ব পরিমাপ করা সম্ভব। গ্রিফিথ বিশ্ববিদ্যালয় অস্ট্রেলিয়ার ব্রিসবেনে। এই অভিনব ইন্টারফেরোমেট্রিক কৌশলটি ব্যবহার করে, বিজ্ঞানীরা হাইড্রোজেন অণুর দুটি আইসোটোপ - H2 এবং D2 - দ্বারা নির্গত চরম অতিবেগুনী আলোর স্পন্দনের মধ্যে সময় বিলম্ব পরিমাপ করতে পারে ইনফ্রারেড লেজার ডাল.
এই বিলম্বটি তিন অ্যাটোসেকেন্ডের কম বলে পাওয়া গেছে। তারা বিলম্বের কারণও খুঁজে পেয়েছে: হালকা এবং ভারী নিউক্লিয়াসের সামান্য ভিন্ন গতি।
উচ্চ হারমোনিক জেনারেশন (HHG) হল এমন একটি পদ্ধতি যেখানে অণুগুলিকে শক্তিশালী লেজার পালসের সংস্পর্শে আনা হয় প্রকৃতপক্ষে হালকা তরঙ্গ.
চরম অতিবেগুনী (XUV) বিকিরণ নির্গত হয় যখন একটি আয়ন একটি তীব্র লেজার ক্ষেত্র দ্বারা একটি অণু থেকে নিষ্কাশিত একটি ইলেক্ট্রনের সাথে পুনরায় মিলিত হয়; তারপর, ইলেকট্রন একই ক্ষেত্রের দ্বারা ত্বরিত হয়। সমস্ত পৃথক পরমাণু এবং অণু HHG বিকিরণ ভিন্নভাবে প্রকাশ করে এবং এই প্রক্রিয়ার সাথে জড়িত ইলেক্ট্রন তরঙ্গ কার্যের সঠিক গতিশীলতা XUV HHG বিকিরণের তীব্রতা এবং ধাপকে প্রভাবিত করে।
একটি বেসিক গ্রেটিং স্পেকট্রোমিটার সহজেই HHG এর স্পেকট্রাম তীব্রতা পরিমাপ করতে পারে, কিন্তু HHG ফেজ পরিমাপ করা অনেক বেশি চ্যালেঞ্জিং প্রক্রিয়া। এবং পর্যায়টি বেশ কয়েকটি নির্গমন প্রক্রিয়া প্রক্রিয়ার সময় সম্পর্কিত সবচেয়ে প্রয়োজনীয় ডেটা নিয়ে গঠিত।
সুনির্দিষ্টভাবে নিয়ন্ত্রিত বিলম্ব সহ তরঙ্গের দুটি অনুলিপি এই পর্যায়ে পরিমাপ করার জন্য ইন্টারফেরোমেট্রি নামে পরিচিত একটি প্রক্রিয়ায় একে অপরের সাথে ওভারল্যাপ (বা হস্তক্ষেপ) করার জন্য উত্পাদিত হয়। তাদের লেটেন্সি এবং আপেক্ষিক পর্যায়ের পার্থক্যের উপর নির্ভর করে, তারা গঠনমূলক বা ধ্বংসাত্মকভাবে হস্তক্ষেপ করতে পারে।
একটি ইন্টারফেরোমিটার এই পরিমাপ নেওয়ার জন্য ব্যবহৃত একটি সরঞ্জাম। XUV ডালগুলির জন্য একটি ইন্টারফেরোমিটারে দুটি XUV ডালের মধ্যে একটি স্থিতিশীল, অনুমানযোগ্য এবং সূক্ষ্মভাবে সুরক্ষিত বিলম্ব তৈরি করা এবং বজায় রাখা অত্যন্ত চ্যালেঞ্জিং।
গবেষণাটি Gouy ফেজ প্রপঞ্চের সুবিধা গ্রহণ করে এই সমস্যাটি সমাধান করেছে। প্রকৃতির সহজতম অণু, আণবিক হাইড্রোজেন, দুটি স্বতন্ত্র আইসোটোপে আসে, যা বিজ্ঞানীরা তাদের গবেষণায় নিযুক্ত করেন। আলো (H2) এবং ভারী (D2) হাইড্রোজেন আইসোটোপের মধ্যে একমাত্র নিউক্লিয়াস ভরের পার্থক্য হল H2-তে প্রোটন এবং D2-এর ডিউটরনের মধ্যে। বৈদ্যুতিন রচনা এবং শক্তি এবং অন্য সবকিছু একই।
তাদের বৃহত্তর ভরের কারণে, D2-এর নিউক্লিয়াস H2-এর তুলনায় কিছুটা ধীর গতিতে চলে। যেহেতু অণুতে পারমাণবিক এবং ইলেকট্রনিক গতিগুলি মিলিত হয়, পারমাণবিক গতি HHG প্রক্রিয়া চলাকালীন ইলেক্ট্রন তরঙ্গের গতিশীলতাকে প্রভাবিত করে যার ফলে দুটি আইসোটোপের মধ্যে একটি ছোট ফেজ শিফট ΔφH2-D2 হয়।
এই ফেজ শিফ্টটি একটি সময় বিলম্বের সমতুল্য Δt = ΔφH2-D2 /ω যেখানে ω হল XUV তরঙ্গের ফ্রিকোয়েন্সি। গ্রিফিথ বিজ্ঞানীরা এইচএইচজি স্পেকট্রামে পরিলক্ষিত সমস্ত হারমোনিক্সের জন্য এই নির্গমনের সময় বিলম্ব পরিমাপ করেছেন - এটি প্রায় স্থির এবং তিন অ্যাটোসেকেন্ডের সামান্য নিচে।
পরবর্তীতে, বিজ্ঞানীরা আণবিক হাইড্রোজেনের দুটি আইসোটোপে এইচএইচজি প্রক্রিয়াকে ব্যাপকভাবে মডেল করার জন্য সবচেয়ে উন্নত তাত্ত্বিক পদ্ধতি ব্যবহার করেন। এটি আনুমানিক বিভিন্ন স্তরে পারমাণবিক এবং ইলেকট্রনিক গতির স্বাধীনতার সমস্ত ডিগ্রিও অন্তর্ভুক্ত করে।
দলটি আত্মবিশ্বাসী ছিল যে তাদের সিমুলেশনটি সঠিকভাবে অন্তর্নিহিত শারীরিক প্রক্রিয়ার সমালোচনামূলক বৈশিষ্ট্যগুলিকে ক্যাপচার করেছে কারণ এটি পরীক্ষামূলক ফলাফলগুলি সঠিকভাবে অনুকরণ করেছে। মডেলের পরামিতি এবং আনুমানিক মাত্রার পরিবর্তন করে, কেউ বিভিন্ন প্রভাবের আপেক্ষিক তাত্পর্য নির্ধারণ করতে পারে।
প্রফেসর ইগর লিটভিনিউক, গ্রিফিথ ইউনিভার্সিটি, স্কুল অফ এনভায়রনমেন্ট অ্যান্ড সায়েন্স, নাথান, অস্ট্রেলিয়া, বলেছেন, "কারণ হাইড্রোজেন প্রকৃতির সবচেয়ে সহজ অণু এবং এটিকে তাত্ত্বিকভাবে উচ্চ নির্ভুলতার সাথে মডেল করা যেতে পারে, এটি পদ্ধতির বেঞ্চমার্কিং এবং বৈধতার জন্য এই প্রমাণ-অব-নীতি পরীক্ষায় ব্যবহার করা হয়েছিল।"
"ভবিষ্যতে, এই কৌশলটি অভূতপূর্ব সময় রেজোলিউশন সহ পরমাণু এবং অণুতে বিভিন্ন আলো-প্ররোচিত প্রক্রিয়াগুলির অতি দ্রুত গতিবিদ্যা পরিমাপ করতে পারে।"
জার্নাল রেফারেন্স:
- মুমতা হেনা মুস্ত্রে এট আল। XUV ইন্টারফেরোমিটার দ্বারা পরিমাপিত হাইড্রোজেন আইসোটোপ থেকে উচ্চ-হারমোনিক নির্গমনের অ্যাটোসেকেন্ড বিলম্ব। আল্ট্রাফাস্ট সায়েন্স। ডোই: 10.34133/2022/9834102
