কম্পটন ক্যামেরা নিউক্লিয়ার ফিজিক্স এক্সপেরিমেন্টে গামা-রে পোলারাইজেশন পরিমাপ করে

প্লেটো দ্বারা প্রকাশিত

অনুসরণকারী: 0

পারমাণবিক কাঠামো: কিছু বিরল নিউক্লিয়ার ভিতরের কাজগুলি শীঘ্রই একটি মাল্টিলেয়ার কম্পটন ক্যামেরা ব্যবহার করে আরও ভালভাবে বোঝা যাবে। (সৌজন্যে: iStock/Girolamo-Sferrazza-Papa)

একটি পারমাণবিক পদার্থবিদ্যা পরীক্ষায় গামা রশ্মির মেরুকরণ পরিমাপ করতে একটি কম্পটন ক্যামেরা ব্যবহার করা হয়েছে। এর নেতৃত্বে একটি দল করেছে শিন্তরো গো অগ্রগামী গবেষণার জন্য জাপানের RIKEN ক্লাস্টারে। তারা বলে যে তাদের অভিনব পদ্ধতি পদার্থবিদদের পারমাণবিক নিউক্লিয়াসের গঠন আরও ভালভাবে তদন্ত করতে সাহায্য করতে পারে।

একটি পারমাণবিক নিউক্লিয়াসে প্রোটন এবং নিউট্রন থাকে যা শক্তিশালী বলের দ্বারা একসাথে আবদ্ধ থাকে। অনেকটা একটি পরমাণু বা অণুর ইলেক্ট্রনের মতো, এই প্রোটন এবং নিউট্রনগুলি অনেকগুলি স্বতন্ত্র শক্তির অবস্থায় থাকতে পারে - প্রায়শই নিউক্লিয়াসের বিভিন্ন আকারের সাথে যুক্ত। এই রাজ্যগুলির মধ্যে স্থানান্তরগুলি প্রায়শই গামা-রে ফোটনের নির্গমনকে জড়িত করে এবং এই ফোটনগুলির অধ্যয়ন নিউক্লিয়াসের অভ্যন্তরীণ গঠন সম্পর্কে গুরুত্বপূর্ণ তথ্য প্রদান করে - একটি শৃঙ্খলা যাকে নিউক্লিয়ার স্পেকট্রোস্কোপি বলা হয়।

এই গবেষণায় নিউক্লিয়াসের স্পিন এবং প্যারিটি উভয়ই নির্ধারণ করা জড়িত, যা নির্গত গামা রশ্মির মেরুকরণ পরিমাপ করে করা যেতে পারে। যাইহোক, গামা-রশ্মির মেরুকরণের সঠিক পরিমাপ করা সহজ কাজ নয়।

মাল্টিলেয়ার ক্যামেরা

সম্প্রতি, মাল্টিলেয়ার ক্যাডমিয়াম-টেলুরাইড কম্পটন ক্যামেরা ডিজাইন থেকে উচ্চ-মানের পরিমাপের জন্য নতুন সুযোগ এসেছে যা প্রথম বিকশিত হয়েছিল তাদায়ুকি তাকাহাশি এবং টোকিও বিশ্ববিদ্যালয়ের সহকর্মীরা।

একটি কম্পটন ক্যামেরায় উপাদানের কমপক্ষে দুটি স্তর থাকে যা গামা রশ্মির সাথে যোগাযোগ করে এবং সনাক্ত করে। প্রক্রিয়াটি শুরু হয় একটি গামা-রশ্মি ফোটনের প্রথম স্তর থেকে অবিচ্ছিন্নভাবে (কম্পটন) ছড়িয়ে পড়ে। ফোটন তারপর দ্বিতীয় স্তর দ্বারা শোষিত হয়. এই উভয় ঘটনার সনাক্তকরণ থেকে অবস্থানের তথ্য ব্যবহার করে, ঘটনা গামা রশ্মির উত্সটি মহাকাশে একটি বৃত্তে ফিরে পাওয়া যেতে পারে। এই ধরনের অনেক মিথস্ক্রিয়া পরিমাপ করে, গামা রশ্মির একটি মরীচির উৎস বৃত্তের ছেদকে চিহ্নিত করা যেতে পারে। ফলস্বরূপ, কম্পটন ক্যামেরাগুলি গামা-রশ্মি জ্যোতির্বিদ্যায় গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করেছে।

প্রকৃতপক্ষে, তাকাহাশির নকশাটি প্রথম জাপানের হিটোমি মিশনে ব্যবহারের জন্য তৈরি করা হয়েছিল, যেটি একটি দুর্ভাগ্যজনক স্পেস টেলিস্কোপ যা 2016 সালে চালু হয়েছিল। যাইহোক, গো উল্লেখ করে যে “এই ধরনের ডিটেক্টর তখন থেকে বিস্তৃত ক্ষেত্রগুলিতে প্রয়োগ করা হয়েছে। এর প্রয়োগগুলি জাপানে পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্র দুর্ঘটনার পরে প্রকাশিত তেজস্ক্রিয় পদার্থগুলি সনাক্ত করা থেকে শুরু করে পারমাণবিক ওষুধে মাল্টি-প্রোব ট্র্যাকার হিসাবে কাজ করা পর্যন্ত।

মেরুকরণ নির্ভর

এখন, গো-এর দল একটি পারমাণবিক স্পেকট্রোস্কোপি পরীক্ষায় তাকাহাশির কম্পটন ক্যামেরা ব্যবহার করেছে যা গামা রশ্মির মেরুকরণ পরিমাপ করেছে। তাদের কৌশলটি এই সত্যটির সুবিধা নেয় যে একটি ফোটন একটি নির্দিষ্ট কোণে কম্পটনের বিক্ষিপ্ত হওয়ার সম্ভাবনা তার মেরুকরণের উপর নির্ভর করে। এর মানে হল যে একটি কম্পটন ক্যামেরা একটি পরিচিত স্থানে একটি উৎস থেকে উদ্ভূত গামা-রশ্মি বিমের মেরুকরণ নির্ধারণ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।

"এই পদ্ধতিটি উত্তেজিত নিউক্লিয়াস থেকে গামা-রশ্মির রৈখিক মেরুকরণ সম্পর্কে মূল্যবান তথ্য প্রদান করে," গো বলে।

কম্পটন ইমেজিং ডায়াগনস্টিক ইমেজিংয়ের জন্য নতুন পথ খুলে দেয়

পরীক্ষায়, গবেষকরা লোহার পাতলা ফয়েলে প্রোটনের একটি মরীচি নিক্ষেপ করেছিলেন। এর মধ্যে কিছু প্রোটন আয়রন-56 নিউক্লিয়াস থেকে ছড়িয়ে পড়ে – নিউক্লিয়াসকে উত্তেজিত অবস্থায় ফেলে যা গামা-রশ্মি ফোটনের নির্গমনে ক্ষয়প্রাপ্ত হয়। এই প্রুফ-অফ-প্রিন্সিপল পরীক্ষায়, এই পারমাণবিক রূপান্তরটি বেছে নেওয়া হয়েছিল কারণ গামা রশ্মিগুলি একটি সুপরিচিত মেরুকরণের সাথে নির্গত হয়।

গো এবং সহকর্মীদের আনন্দের জন্য, তাদের কম্পটন ক্যামেরা দ্বারা পরিমাপ করা ফোটন মেরুকরণ পরিচিত মানটির সাথে ঘনিষ্ঠভাবে মিলেছে। সফলভাবে তাদের নতুন পরীক্ষামূলক কৌশল প্রদর্শন করার পর, Go-এর দল আশা করে যে ক্যামেরাটি শীঘ্রই অত্যাধুনিক পারমাণবিক স্পেকট্রোস্কোপি পরীক্ষায় আরও ব্যাপকভাবে প্রয়োগ করা যাবে।

"আমাদের অনুসন্ধানগুলি উল্লেখযোগ্যভাবে উচ্চ সংবেদনশীলতা এবং দক্ষ সনাক্তকরণ দক্ষতা অন্তর্ভুক্ত করে," গো বর্ণনা করে। তিনি বলেছেন যে এটি বিরল তেজস্ক্রিয় নিউক্লিয়াস অধ্যয়নের জন্য খুব কার্যকর হবে, যার মধ্যে খুব কম সংখ্যক ফোটন সনাক্ত করা জড়িত।

গবেষণায় বর্ণনা করা হয়েছে বৈজ্ঞানিক রিপোর্ট.