হিমায়িত হাইড্রোজেনের জেট লেজার-ত্বরিত প্রোটনের জন্য একটি পুনর্নবীকরণযোগ্য লক্ষ্য সরবরাহ করে - পদার্থবিজ্ঞান বিশ্ব

বিজ্ঞানীরা 1990 এর দশকে প্রথম পেটাওয়াট লেজার পালস তৈরি করেছিলেন। পরবর্তী দশকগুলিতে, পেটাওয়াট-স্তরের শক্তি উত্পাদনকারী লেজারগুলি তৈরি করা হয়েছিল - এক কোয়াড্রিলিয়নের সমতুল্য (10¹⁵) ওয়াট, বা শক্তির একটি উল্লেখযোগ্য ভগ্নাংশ পৃথিবী সূর্য থেকে অল্প সময়ের মধ্যে গ্রহণ করে।

পেটাওয়াট লেজার প্রযুক্তির একটি সম্ভাব্য প্রয়োগ হল কণা থেরাপির জন্য উন্নত আয়ন এক্সিলারেটর। চলমান গবেষণা এই এলাকায় অগণিত বিষয়ের জন্য নিবেদিত হয়েছে, কণা শক্তি এবং ফলন বৃদ্ধি থেকে মরীচির মান এবং নিয়ন্ত্রণ উন্নত করা পর্যন্ত।

পুনর্নবীকরণযোগ্য লক্ষ্যগুলিও বিজ্ঞানীদের রাডারে রয়েছে।

লেজার চালিত ত্বরণ পাতলা ধাতব ফয়েল দিয়ে তৈরি লক্ষ্যবস্তুতে অত্যন্ত শক্তিশালী লেজার ডাল গুলি করে কাজ করে। উত্পন্ন তাপ উপাদানের মধ্যে ইলেকট্রন বের করে দেয়, যখন ভারী পারমাণবিক নিউক্লিয়াস জায়গায় থাকে, একটি শক্তিশালী বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র তৈরি করে যা তারপরে প্রোটনের একটি স্পন্দন চালু করতে পারে।

কিন্তু প্রচলিত ধাতব ফয়েল লক্ষ্যগুলি লেজার-ত্বরিত আয়নগুলির প্রয়োগের জন্য দুটি চ্যালেঞ্জ উপস্থাপন করে। প্রথমত, তীব্র লেজারের ডাল লক্ষ্যবস্তুকে ক্ষতিগ্রস্ত করে, তাই তাদের ঘন ঘন প্রতিস্থাপনের প্রয়োজন - প্রতি সেকেন্ডে বেশ কয়েকটি আয়ন ডাল তৈরি করা কঠিন করে তোলে। দ্বিতীয়ত, লেজারের প্রতিটি শটের সাথে, ধ্বংসাবশেষ তৈরি হয় এবং লেজার অপটিক্সে জমা হয়, লেজার পালসের গুণমান হ্রাস করে। ফয়েল টার্গেটের সাহায্যে, বিভিন্ন হাইড্রোকার্বনের মিশ্রণ ধারণকারী দূষিত স্তর থেকে আয়নগুলিকে ত্বরান্বিত করা হয়, যা কণার ত্বরণকে নিয়ন্ত্রণ করা কঠিন করে তোলে।

ক্রায়োজেনিক হাইড্রোজেন জেট একটি বিকল্প সরবরাহ করতে পারে। এই লক্ষ্যগুলি, যা জড় বন্দীকরণ ফিউশন এবং অন্যান্য গবেষণা গবেষণার জন্য অনুসন্ধান করা হয়েছে, ধাতব ফয়েলের মতো ঘন ঘন প্রতিস্থাপিত না হয়ে প্রোটন বিম তৈরি করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। আজ পর্যন্ত প্রোটন উত্স হিসাবে তাদের কার্যকারিতা কম (থেরাপিউটিক অ্যাপ্লিকেশনের ক্ষেত্রে) কণা শক্তি এবং ফলনের মধ্যে সীমাবদ্ধ ছিল, তবে বর্তমান নকশাগুলি বিশুদ্ধ হাইড্রোজেনের একটি অবিচ্ছিন্ন জেট সরবরাহ করে যা একটি সাম্প্রতিক প্রমাণ-অফ-ধারণা পরীক্ষা প্রস্তাব করে, কার্যক্ষমতাকে ছাড়িয়ে যেতে পারে। ধাতব ফয়েলের।

হেলমহোল্টজ-জেনট্রাম ড্রেসডেন-রসেনডর্ফের গবেষকদের নেতৃত্বে বিজ্ঞানীদের একটি আন্তর্জাতিক দল (HZDR) ধাতব ফয়েল লক্ষ্যবস্তুর বিকল্প হিসাবে মাইক্রোন-আকারের ক্রায়োজেনিক হাইড্রোজেন জেট প্লাজমা তদন্ত করছে। প্লাজমা ফিলামেন্ট নিজেকে পুনর্নবীকরণ করে, তাই পেটাওয়াট লেজারের প্রতিটি শটের জন্য একটি নতুন লক্ষ্য থাকে।

এইচজেডডিআর-এর পোস্টডক্টরাল গবেষক মার্টিন রেহওয়াল্ড বলেছেন, "শুরু থেকেই, এটা স্পষ্ট ছিল যে এই ধরনের লক্ষ্যের কিছু অনন্য সুবিধা ছিল যা আপনি সহজেই অন্য কোথাও খুঁজে পেতে পারেন না।"

HZDR বিজ্ঞানীরা প্রথম 2017 সালে ক্রায়োজেনিক হাইড্রোজেন জেট থেকে লেজার-ত্বরিত প্রোটন সম্পর্কে রিপোর্ট করেছিলেন (এ বৈজ্ঞানিক রিপোর্ট, দৈহিক পর্যালোচনা চিঠি এবং ফলিত পদার্থবিজ্ঞান চিঠি) তাদের সবচেয়ে সাম্প্রতিক গবেষণা, প্রকাশিত প্রকৃতি যোগাযোগ, তাদের পেটাওয়াট লেজার-ক্রায়োজেনিক টার্গেট সিস্টেমের জন্য বিভিন্ন ত্বরণ স্কিম বর্ণনা করে।

হাইড্রোজেন, একটি ক্রায়োজেনিকভাবে শীতল করা তামার বাক্সে তরলীকৃত, একটি মাইক্রন-আকারের অ্যাপারচারের মাধ্যমে একটি ভ্যাকুয়ামে চাপানো হয়, যেখানে বাষ্পীভবন শীতল একটি কঠিন লক্ষ্য তৈরি করে। লেজার-ত্বরিত প্রোটন উত্পাদিত হয় যখন একটি উচ্চ-তীব্রতার লেজার রশ্মি এই ক্রায়োজেনিক লক্ষ্যে আঘাত করে, বিকিরণ চাপ হাইড্রোজেন থেকে ইলেক্ট্রনকে ঠেলে দেয় এবং প্রোটনকে ত্বরান্বিত করার জন্য প্রয়োজনীয় চরম বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র তৈরি করে।

এইচজেডডিআর দলের গবেষণায় দেখা গেছে যে প্রধান পালসের আগে একটি দুর্বল হালকা পালস দিয়ে ক্রায়োজেনিক হাইড্রোজেন জেটকে প্রাইমিং করলে প্রোটন শক্তি দ্বিগুণ বৃদ্ধি পায় (80 MeV পর্যন্ত) নন-প্রাইমড কেসের তুলনায়। দুর্বল স্পন্দন হাইড্রোজেন ফিলামেন্টকে প্রসারিত করতে দেয় - এবং ত্বরণ দূরত্ব বৃদ্ধি পায় - প্রধান উচ্চ-তীব্রতা পালস জেটে আঘাত করার আগে।

সিমুলেশনগুলি পরামর্শ দেয় যে 100 MeV-এর বেশি প্রোটন শক্তি প্রত্যাশিত হতে পারে যখন লক্ষ্য ঘনত্ব প্রোফাইল সহ পরীক্ষামূলক অবস্থাগুলি অপ্টিমাইজ করা হয়।

“আমরা সিমুলেশন থেকে জানি কীভাবে প্রোটন শক্তি আরও বাড়ানো যায়। এখানে, টার্গেটের হাইড্রোজেন সামগ্রী আসলে আমাদেরকে ধাতব ফয়েলের ক্ষেত্রে মিথস্ক্রিয়াকে আরও সুনির্দিষ্টভাবে মডেল করতে দেয়, "রেহওয়াল্ড বলেছেন। “আপনি সহজেই কল্পনা করতে পারেন [ত্বরণ স্কিম যা] একটি স্থির [বৈদ্যুতিক] ক্ষেত্রের চেয়ে উচ্চতর কণা শক্তির দিকে নিয়ে যায়। কিন্তু এই ধরনের শাসনব্যবস্থায় পৌঁছানোর জন্য, আমাদের লেজার রশ্মি এবং ঘনত্বের প্রোফাইল খুব সুনির্দিষ্টভাবে মেলাতে হবে। এই সব শুধুমাত্র লক্ষ্যের মহান নিয়ন্ত্রণ সঙ্গে করা যেতে পারে.

গ্রাফিন টার্গেট লেজার-চালিত আয়ন ত্বরণ বাড়ায়

লেজার-টার্গেট মিথস্ক্রিয়াগুলির ফলে নির্গত দ্রুত ইলেকট্রন এবং অন্যান্য কণার কারণে ক্রায়োস্ট্যাটের ক্ষতি প্রতিরোধে সাহায্য করার জন্য গবেষকরা ইতিমধ্যে একটি ডিভাইস তৈরি এবং প্রয়োগ করেছেন। এই ডিভাইসটি বর্তমান গবেষণাকে সম্ভব করেছে, গবেষকরা বলছেন।

ভবিষ্যতে, হিলিয়াম এবং আর্গনের মতো গ্যাসগুলি অন্যান্য আয়ন বিম তৈরি করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।

"আমরা পরীক্ষাগুলির একটি নতুন সেট প্রস্তুত করছি যেখানে আমরা অর্জিত জ্ঞান প্রয়োগ করতে চাই, উদাহরণস্বরূপ, ত্বরণ প্রক্রিয়াকে আরও বুঝতে এবং অপ্টিমাইজ করার পাশাপাশি আমাদের ত্বরণ প্রক্রিয়ার স্থিতিশীলতা উন্নত করতে চাই," রেহওয়াল্ড বলেছেন৷ "আমরা মনে করি যে লেজার-চালিত প্রোটন অ্যাক্সিলারেটরগুলির সম্ভাব্য অ্যাপ্লিকেশনগুলি আমাদের গবেষণা থেকে উপকৃত হবে। উদাহরণস্বরূপ, এটি ভবিষ্যতে বিকিরণ থেরাপির নতুন পদ্ধতির জন্য আগ্রহী হতে পারে।"

• এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
• PlatoData.Network উল্লম্ব জেনারেটিভ Ai. নিজেকে ক্ষমতায়িত করুন। এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোএআইস্ট্রিম। Web3 ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোইএসজি। মোটরগাড়ি / ইভি, কার্বন, ক্লিনটেক, শক্তি, পরিবেশ সৌর, বর্জ্য ব্যবস্থাপনা. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটো হেলথ। বায়োটেক এবং ক্লিনিক্যাল ট্রায়াল ইন্টেলিজেন্স। এখানে প্রবেশ করুন.
• চার্টপ্রাইম। ChartPrime এর সাথে আপনার ট্রেডিং গেমটি উন্নত করুন। এখানে প্রবেশ করুন.
• ব্লকঅফসেট। পরিবেশগত অফসেট মালিকানার আধুনিকীকরণ। এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://physicsworld.com/a/jet-of-frozen-hydrogen-provides-a-renewable-target-for-laser-accelerated-protons/