নতুন অ্যাটোসেকেন্ড এক্স-রে স্পেকট্রোস্কোপি কৌশলটি পারমাণবিক নিউক্লিয়াসকে 'হিমায়িত' করে - পদার্থবিজ্ঞান বিশ্ব

বিজ্ঞানীরা এখন একটি নতুন অ্যাটোসেকেন্ড এক্স-রে স্পেকট্রোস্কোপি কৌশলের জন্য রিয়েল টাইমে ইলেকট্রনের গতিবিধি এবং অণুর আয়নকরণ অনুসরণ করতে পারেন। স্টপ-মোশন ফটোগ্রাফির মতো, কৌশলটি পারমাণবিক নিউক্লিয়াসকে কার্যকরভাবে "হিমায়িত" করে, যার অর্থ হল এর গতি তার চারপাশে ঘেঁষে থাকা ইলেক্ট্রনগুলির পরিমাপের ফলাফলকে তির্যক করে না। কৌশলটির বিকাশকারীদের মতে, এটি কেবল অণুর গঠন অনুসন্ধানের জন্যই নয়, আয়নাইজিং বিকিরণের মাধ্যমে তৈরি প্রতিক্রিয়াশীল প্রজাতির জন্ম এবং বিবর্তন ট্র্যাক করতেও ব্যবহার করা যেতে পারে।

"বিকিরণ দ্বারা প্ররোচিত রাসায়নিক বিক্রিয়া যা আমরা অধ্যয়ন করতে চাই তা লক্ষ্যের বৈদ্যুতিন প্রতিক্রিয়ার ফলাফল যা অ্যাটোসেকেন্ড টাইমস্কেলে ঘটে (10^-18 সেকেন্ড)," ব্যাখ্যা করে লিন্ডা ইয়াং, একজন পদার্থবিদ আরগনে জাতীয় পরীক্ষাগার এবং শিকাগো বিশ্ববিদ্যালয়, US, যারা গবেষণার সহ-নেতৃত্বাধীন রবিন সান্ট্রা এর Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) এবং হামবুর্গ বিশ্ববিদ্যালয় জার্মানি এবং জিয়াওসোং লি এর ওয়াশিংটন বিশ্ববিদ্যালয়, আমাদের. "এখন পর্যন্ত, বিকিরণ রসায়নবিদরা শুধুমাত্র পিকোসেকেন্ড টাইমস্কেলে ইভেন্টগুলি সমাধান করতে পারে (10^-12 সেকেন্ড), যা একটি অ্যাটোসেকেন্ডের চেয়ে মিলিয়ন গুণ ধীর। এটা অনেকটা 'আমি জন্মেছি তারপর মারা গেছি'। আপনি জানতে চান এর মধ্যে কি হয়। সেটাই এখন আমরা করতে পেরেছি।”

পাম্প এবং অনুসন্ধান

নতুন কৌশলটি নিম্নরূপ কাজ করে। প্রথমত, গবেষকরা 250 ইলেক্ট্রন ভোল্টের (eV) ফোটন শক্তির সাথে একটি অ্যাটোসেকেন্ড এক্স-রে পালস প্রয়োগ করেন - এই ক্ষেত্রে, এই ক্ষেত্রে, যদিও দলটি বলে যে কৌশলটি ঘনীভূত-পদার্থ সিস্টেমের বিস্তৃত পরিসরের সাথে কাজ করতে পারে . এই প্রাথমিক "পাম্প" পালস জলের অণুর বাইরের (ভ্যালেন্স) অরবিটাল থেকে ইলেকট্রনকে উত্তেজিত করে, যা আণবিক বন্ধন এবং রাসায়নিক বিক্রিয়ার জন্য দায়ী। এই অরবিটালগুলি পারমাণবিক নিউক্লিয়াস থেকে আরও দূরে, এবং তাদের অভ্যন্তরীণ "কোর" অরবিটালের তুলনায় অনেক কম বাঁধাই শক্তি রয়েছে: প্রায় 10 eV-এর তুলনায় প্রায় 40-500 eV। এটি তাদের আয়নাইজ করা সম্ভব করে তোলে - একটি প্রক্রিয়া যা ভ্যালেন্স আয়নাইজেশন নামে পরিচিত - বাকি অণুকে প্রভাবিত না করে।

ভ্যালেন্স আয়নাইজেশনের প্রায় 600 অ্যাটোসেকেন্ড পরে, গবেষকরা নমুনাটিতে একটি দ্বিতীয় অ্যাটোসেকেন্ড পালস - প্রোব পালস - প্রায় 500 eV শক্তির সাথে আগুন দেয়৷ "পাম্প এবং প্রোবের ডালগুলির মধ্যে স্বল্প সময়ের বিলম্ব হল হাইড্রোজেন পরমাণুগুলির নিজেদের স্থানান্তর করার সময় নেই এবং 'হিমায়িত' এর মতো হওয়ার একটি কারণ," ইয়াং ব্যাখ্যা করেন। "এর মানে তাদের আন্দোলন পরিমাপের ফলাফলকে প্রভাবিত করে না।"

যখন প্রোব পালস ভ্যালেন্স আয়নাইজেশনের পরে ভ্যালেন্স অরবিটালে রেখে যাওয়া গর্তগুলির (শূন্যপদ) সাথে যোগাযোগ করে, তখন নাড়ির শক্তি বন্টন পরিবর্তিত হয়। একটি ঝাঁঝরি থেকে নাড়ি প্রতিফলিত করে যা এই শক্তি বিতরণকে একটি দ্বি-মাত্রিক ডিটেক্টরে ছড়িয়ে দেয়, গবেষকরা পান যাকে ইয়াং একটি বর্ণালী "স্ন্যাপশট" বা ভ্যালেন্স অরবিটাল দখলকারী ইলেকট্রনের "আঙ্গুলের ছাপ" বলে।

আগের ফলাফলে ত্রুটি খুঁজে পাওয়া

এক্স-রে-শক্তিযুক্ত ইলেকট্রনগুলির গতি পর্যবেক্ষণ করে তারা উত্তেজিত অবস্থায় চলে যায়, গবেষকরা জলের উপর পূর্বের এক্স-রে স্পেকট্রোস্কোপি পরিমাপের ব্যাখ্যায় ত্রুটিগুলি উন্মোচন করেন। এই আগের পরীক্ষাগুলি এক্স-রে সংকেত তৈরি করেছিল যা জল বা হাইড্রোজেন পরমাণুর গতিশীলতায় বিভিন্ন কাঠামোগত আকার, বা "মোটিফস" থেকে উদ্ভূত হয়েছিল, কিন্তু সান্ট্রা বলেছেন যে নতুন গবেষণা দেখায় যে এটি এমন নয়।

“নীতিগতভাবে, কেউ ভাবতে পারে যে এই ধরণের পরীক্ষার সময় নির্ভুলতা জীবনকাল দ্বারা সীমিত (যা প্রায় কয়েক ফেমটোসেকেন্ড, বা 10)^-15 সেকেন্ড) এক্স-রে-উত্তেজিত ইলেকট্রনিক কোয়ান্টাম স্টেট উত্পাদিত হয়,” তিনি বলেন ফিজিক্স ওয়ার্ল্ড. "কোয়ান্টাম-যান্ত্রিক গণনার মাধ্যমে, যাইহোক, আমরা দেখিয়েছি যে পর্যবেক্ষণ করা সংকেতটি একটি ফেমটোসেকেন্ডেরও কম সময়ে সীমাবদ্ধ। এই কারণেই আমরা দেখাতে সক্ষম হয়েছি যে তরল জলের কাঠামোর উপর এক্স-রে স্পেকট্রোস্কোপি পরিমাপগুলি পূর্বে ভুল ব্যাখ্যা করা হয়েছিল: এই পূর্ববর্তী পরিমাপের বিপরীতে, আমাদের হাইড্রোজেন পরমাণু চলন্ত দ্বারা প্রভাবিত হয়নি।"

পরীক্ষামূলক লক্ষ্য এবং চ্যালেঞ্জ

গবেষকদের প্রাথমিক লক্ষ্য ছিল প্রতিক্রিয়াশীল প্রজাতির উৎপত্তি বোঝা যখন এক্স-রে এবং অন্যান্য ধরনের আয়নাইজিং বিকিরণ পদার্থের উপর আঘাত করে। এই প্রতিক্রিয়াশীল প্রজাতিগুলি আয়নকরণের পরে একটি অ্যাটোসেকেন্ড টাইম স্কেলে গঠন করে এবং তারা বায়োমেডিকাল এবং পারমাণবিক বিজ্ঞানের পাশাপাশি রসায়নে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।

তারা যে চ্যালেঞ্জের মুখোমুখি হয়েছিল তার মধ্যে একটি হল তারা যে এক্স-রে বিমলাইন ব্যবহার করেছিল - ChemRIXS, অংশ লিনাক সুসঙ্গত আলোর উৎস এ SLAC ন্যাশনাল অ্যাক্সিলারেটর ল্যাবরেটরি মেনলো পার্কে, ক্যালিফোর্নিয়া - সমস্ত এক্স-রে অ্যাটোসেকেন্ড ক্ষণস্থায়ী শোষণ বর্ণালী সঞ্চালনের জন্য সম্পূর্ণরূপে পুনরায় কনফিগার করতে হয়েছিল। এই শক্তিশালী নতুন কৌশলটি অত্যন্ত স্বল্প সময়ের স্কেলে প্রক্রিয়াগুলি অধ্যয়ন করা সম্ভব করে তোলে।

গবেষকরা এখন বিশুদ্ধ পানি থেকে আরও জটিল তরল পর্যন্ত তাদের গবেষণা প্রসারিত করার পরিকল্পনা করছেন। "এখানে, বিভিন্ন আণবিক উপাদানগুলি মুক্ত ইলেকট্রনগুলির জন্য ফাঁদ হিসাবে কাজ করতে পারে এবং নতুন প্রতিক্রিয়াশীল প্রজাতি তৈরি করতে পারে," ইয়াং বলেছেন।

তারা তাদের বর্তমান কাজ রিপোর্ট বিজ্ঞান.

• 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। কার্বন, ক্লিনটেক, শক্তি, পরিবেশ সৌর, বর্জ্য ব্যবস্থাপনা. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটো হেলথ। বায়োটেক এবং ক্লিনিক্যাল ট্রায়াল ইন্টেলিজেন্স। এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://physicsworld.com/a/new-attosecond-x-ray-spectroscopy-technique-freezes-atomic-nuclei-in-place/