वैज्ञानिकों ने क्वासिपार्टिकल्स द्वारा संचालित सुपर-उज्ज्वल प्रकाश स्रोत का प्रस्ताव दिया है - भौतिकी विश्व

प्लाज़्मा त्वरक पर आधारित एक प्रस्तावित नया प्रकाश स्रोत सबसे उन्नत फ्री-इलेक्ट्रॉन लेज़रों जितना शक्तिशाली सुपर-उज्ज्वल स्रोत विकसित करना संभव बना सकता है - लेकिन बहुत छोटा। यदि प्रयोगात्मक रूप से प्रदर्शित किया जाता है, तो शोधकर्ताओं के एक अंतरराष्ट्रीय संघ द्वारा प्रस्तुत डिज़ाइन का उपयोग गैर-विनाशकारी इमेजिंग और कंप्यूटर-चिप निर्माण सहित विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए किया जा सकता है।

मुक्त-इलेक्ट्रॉन लेजर जैसे सुसंगत प्रकाश स्रोतों को नियमित रूप से अकादमिक अनुसंधान में नियोजित किया जाता है, जहां उनका उपयोग जैव अणुओं की संरचना, रासायनिक प्रतिक्रियाओं की गतिशीलता और भौतिकी, रसायन विज्ञान और सामग्री विज्ञान में अन्य पहेलियों का अध्ययन करने के लिए किया जाता है। समस्या यह है कि वे बहुत बड़े हैं: सबसे शक्तिशाली, स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय का लिनाक सुसंगत प्रकाश स्रोत, तीन किलोमीटर लंबा है और स्टैनफोर्ड लीनियर एक्सेलेरेटर (एसएलएसी) द्वारा संचालित है। उन्हें कम करने से वे विश्वविद्यालयों, अस्पतालों और औद्योगिक प्रयोगशालाओं जैसे छोटे संस्थानों की पहुंच में आ जाएंगे।

इलेक्ट्रॉनों के लिए एक "मैक्सिकन तरंग"।

के नेतृत्व में शोधकर्ताओं जॉर्ज विएरा का इंस्टीट्यूटो सुपीरियर टेक्निको (आईएसटी) पुर्तगाल में, साथ में जॉन पलास्त्रो का रोचेस्टर विश्वविद्यालय, यूएस, सोचें कि उन्होंने ऐसा करने का एक तरीका ढूंढ लिया है। उनका डिज़ाइन, जिसे उन्होंने सहकर्मियों के साथ विकसित किया कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, लॉस एंजिल्स और लेबोरेटरी डी'ऑप्टिक एप्लिक फ़्रांस में, कई इलेक्ट्रॉनों के संग्रह का उपयोग करके एक शक्तिशाली और उज्ज्वल लेजर स्रोत बनाने का आह्वान किया गया है जो एक विशाल कण, या क्वासिपार्टिकल की तरह एक साथ चलते हैं। "यह समझने के लिए कि हमारा इससे क्या मतलब है, मैक्सिकन लहरों के बारे में सोचें, जो मैदान के चारों ओर घूमती हुई प्रतीत होती हैं, भले ही प्रत्येक भाग लेने वाला व्यक्ति वहीं रुका रहता है," बताते हैं बर्नार्डो मलाका, आईएसटी में पीएचडी छात्र और में प्रकाशित डिजाइन पर एक अध्ययन के पहले लेखक नेचर फोटोनिक्स. "इस तरह की सामूहिक आवेशित कण गतिशीलता प्लाज्मा भौतिकी के केंद्र में है।"

जिस तरह एक मैक्सिकन लहर, सिद्धांत रूप में, भीड़ में अलग-अलग इंसानों की तुलना में तेजी से यात्रा कर सकती है (बशर्ते वे सभी एक साथ काम करें), मलाका का कहना है कि वही बात इलेक्ट्रॉनों के साथ भी हो सकती है। हालांकि, उस स्थिति में, परिणाम बहुत अधिक गहरे होंगे: "मैक्सिकन इलेक्ट्रॉन तरंगें प्रकाश की गति से भी तेज यात्रा कर सकती हैं, भले ही स्थानीय स्तर पर एक भी इलेक्ट्रॉन प्रकाश से तेज नहीं है," वह बताते हैं।

जब ऐसा होता है, तो मलाका कहते हैं, सामूहिक इलेक्ट्रॉन तरंगें ऐसे विकीर्ण होंगी जैसे कि वे एक एकल सुपर-ल्यूमिनल इलेक्ट्रॉन हों। "सामूहिक इलेक्ट्रॉन विकिरण को ऐसे चित्रित किया जा सकता है जैसे कि यह एक ही कण से उत्पन्न हुआ हो, जिससे अस्थायी रूप से सुसंगत स्रोतों का एक अब तक अकल्पित वर्ग बनाने की संभावना बढ़ जाती है," वह बताते हैं। भौतिकी विश्व।

चेरेनकोव प्रभाव का एक क्वासिपार्टिकल संस्करण

नये कार्य में जिन शोधकर्ताओं का सहयोग मिला यूरोपीय उच्च-प्रदर्शन कंप्यूटिंग संयुक्त उपक्रम, प्लाज्मा में क्वासिपार्टिकल्स के गुणों का अध्ययन करने के लिए सुपर कंप्यूटर पर सिमुलेशन का उपयोग किया। इन सिमुलेशन से पता चला कि क्वासिपार्टिकल से विकिरण वास्तव में एकल परिमित आकार के कण द्वारा उत्पादित विकिरण से मौलिक रूप से अप्रभेद्य है।

पुर्तगाल-यूएस-फ़्रांस टीम ने चेरेनकोव प्रभाव के क्वासिपार्टिकल संस्करण की भौतिकी का भी वर्णन किया है। चेरेंकोव विकिरण तब होता है जब आवेशित कण किसी माध्यम में उस गति से फैलते हैं जो उस माध्यम में प्रकाश की गति से तेज़ होती है। आइंस्टीन के सापेक्षता के विशेष सिद्धांत के अनुसार, यह प्रभाव निर्वात में नहीं हो सकता, जहां प्रकाश की गति 300 000 किमी/सेकेंड से कम पर तय होती है। हालाँकि, यह सीमा क्वासिपार्टिकल्स पर लागू नहीं होती है, जो सुपरल्यूमिनल सहित किसी भी वेग से यात्रा कर सकते हैं। पलास्त्रो बताते हैं, "क्वासिपार्टिकल्स उन तरीकों से आगे बढ़ सकते हैं जो व्यक्तिगत कणों को नियंत्रित करने वाले भौतिकी के नियमों द्वारा अस्वीकृत होंगे।" "यह क्वासिपार्टिकल प्रक्षेपवक्र को नियंत्रित करने की पूर्ण स्वतंत्रता है जो शक्तिशाली लेकिन कॉम्पैक्ट प्रकाश स्रोतों के एक नए वर्ग की कुंजी हो सकती है।"

विएरा कहते हैं कि क्वासिपार्टिकल्स 10 से विकिरण को रचनात्मक रूप से संयोजित कर सकते हैं¹⁰ इलेक्ट्रॉन. उन्होंने नोट किया, यह "एसएलएसी पर एक इलेक्ट्रॉन समूह के चार्ज के बारे में है"।

उन्होंने कहा, क्वासिपार्टिकल्स से वास्तविक दुनिया का प्रकाश स्रोत बनाने का एक तरीका एक तीव्र लेजर पल्स या सापेक्ष कण समूह को प्लाज्मा या गैस में भेजना होगा जहां घनत्व दूरी के साथ बढ़ता है। इस कॉन्फ़िगरेशन को घनत्व अप रैंप के रूप में जाना जाता है और यह प्लाज्मा-आधारित त्वरक में मानक है। हालाँकि, ये आमतौर पर एक स्थिर घनत्व प्रोफ़ाइल का उपयोग करते हैं। नया सेट-अप एक सुपरल्यूमिनल क्वासिपार्टिकल बनाएगा जिससे क्वासिपार्टिकल-चेरेनकोव उत्सर्जन होगा।

वीरा बताते हैं, "एक लहरदार क्वासिपार्टिकल बनाने के लिए, जिससे लहरदार विकिरण होता है, हम एक तीव्र लेजर पल्स या सापेक्ष कण समूह को प्लाज्मा या गैस में भेज सकते हैं जहां घनत्व समय-समय पर (साइनसॉइडली) दूरी के साथ बदलता रहता है।" “प्रयोगशाला में ऐसे प्रोफाइल बनाने के लिए अलग-अलग कॉन्फ़िगरेशन पहले से ही उपलब्ध हैं (उदाहरण के लिए, दो आयनीकरण लेजर दालों के बीच हस्तक्षेप पैटर्न का उपयोग करना, जो केवल रचनात्मक हस्तक्षेप के क्षेत्रों में प्लाज्मा को आयनित करता है)।

"एक बहुत बड़ा प्रभाव"

यदि प्रयोगशाला में निर्मित और प्रदर्शित किया जाए, तो क्वासिपार्टिकल्स पर आधारित कॉम्पैक्ट प्रकाश स्रोत विज्ञान और अनुप्रयोग ला सकते हैं जो वर्तमान में दुनिया भर में केवल कुछ ही स्थानों पर संभव हैं (जैसा कि एलसीएलएस में), विएरा का कहना है। “विज्ञान और प्रौद्योगिकी से लेकर रोजमर्रा के अनुप्रयोगों तक, प्रकाश स्रोतों का हमारे जीवन पर बहुत बड़ा प्रभाव पड़ता है। उदाहरण के लिए, वे गैर-विनाशकारी इमेजिंग (जैसे वायरस के लिए स्कैनिंग या उत्पाद की गुणवत्ता की जांच करना), जैविक प्रक्रियाओं को समझना (जैसे प्रकाश संश्लेषण), कंप्यूटर चिप्स का निर्माण और ग्रहों और सितारों में पदार्थ के व्यवहार की खोज में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

नया कण त्वरक घुमावदार लेजर बीम द्वारा संचालित होता है

शोधकर्ता अब विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के अन्य तरंग दैर्ध्य पर क्वासिपार्टिकल्स को विकिरणित करने के तरीकों की जांच कर रहे हैं। उदाहरण के लिए, एक्स-रे की तरंग दैर्ध्य लगभग 1 एनएम है, और यह विशेष रूप से उपयोगी होगी।

मलाका कहते हैं, ''हम अपनी अवधारणा को प्रयोगात्मक रूप से प्रदर्शित करने का भी प्रयास कर रहे हैं।'' "फिलहाल एक वैचारिक नवाचार होने के बावजूद, हम मानते हैं कि क्वासिपार्टिकल दृष्टिकोण इतना सरल है कि इसे दुनिया भर में दर्जनों या सैकड़ों प्रयोगशालाओं में आज़माया जा सकता है।"

• एसईओ संचालित सामग्री और पीआर वितरण। आज ही प्रवर्धित हो जाओ।
• प्लेटोडेटा.नेटवर्क वर्टिकल जेनरेटिव एआई। स्वयं को शक्तिवान बनाएं। यहां पहुंचें।
• प्लेटोआईस्ट्रीम। Web3 इंटेलिजेंस। ज्ञान प्रवर्धित। यहां पहुंचें।
• प्लेटोईएसजी. कार्बन, क्लीनटेक, ऊर्जा, पर्यावरण, सौर, कचरा प्रबंधन। यहां पहुंचें।
• प्लेटोहेल्थ। बायोटेक और क्लिनिकल परीक्षण इंटेलिजेंस। यहां पहुंचें।
• स्रोत: https://physicsworld.com/a/scientists-propose-super-bright-light-source-powered-by-quasiparticles/