نئی اٹوسیکنڈ ایکس رے سپیکٹروسکوپی تکنیک ایٹم نیوکلی کو جگہ پر 'منجمد' کرتی ہے - فزکس ورلڈ

سائنس دان اب الیکٹرانوں کی نقل و حرکت اور مالیکیولز کے آئنائزیشن کو حقیقی وقت میں ایک نئی اٹوسیکنڈ ایکس رے سپیکٹروسکوپی تکنیک کی بدولت پیروی کر سکتے ہیں۔ سٹاپ موشن فوٹو گرافی کی طرح، یہ تکنیک مؤثر طریقے سے ایٹم نیوکلئس کو جگہ پر "منجمد" کرتی ہے، مطلب یہ ہے کہ اس کی حرکت اس کے ارد گرد گھومنے والے الیکٹرانوں کی پیمائش کے نتائج کو نہیں جھکاتی ہے۔ تکنیک کے ڈویلپرز کے مطابق، اس کا استعمال نہ صرف مالیکیولز کی ساخت کی تحقیقات کے لیے کیا جا سکتا ہے، بلکہ ری ایکٹیو پرجاتیوں کی پیدائش اور ارتقاء کو ٹریک کرنے کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے جو آئنائزنگ تابکاری کے ذریعے بنتی ہیں۔

تابکاری سے پیدا ہونے والے کیمیائی رد عمل جن کا ہم مطالعہ کرنا چاہتے ہیں وہ ہدف کے برقی ردعمل کا نتیجہ ہیں جو اٹوس سیکنڈ ٹائم اسکیل پر ہوتا ہے (10^18- سیکنڈ)،" وضاحت کرتا ہے۔ لنڈا ینگ، میں ایک طبیعیات دان Argonne نیشنل لیبارٹری اور شکاگو یونیورسٹی, US، جس نے تحقیق کی مشترکہ قیادت کی۔ رابن سانترا کی Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) اور ہیمبرگ یونیورسٹی جرمنی میں اور Xiaosong Li کی واشنگٹن یونیورسٹی، US "اب تک، تابکاری کیمسٹ صرف پکوسیکنڈ ٹائم اسکیل پر واقعات کو حل کر سکتے تھے (10^12- سیکنڈ)، جو ایک اٹوسیکنڈ سے دس لاکھ گنا سست ہے۔ یہ اس طرح کی بات ہے کہ 'میں پیدا ہوا اور پھر مر گیا۔' آپ جاننا چاہیں گے کہ درمیان میں کیا ہوتا ہے۔ اب ہم یہی کرنے کے قابل ہیں۔"

پمپ اور تحقیقات

نئی تکنیک مندرجہ ذیل کام کرتی ہے۔ سب سے پہلے، محققین پانی کے نمونے پر 250 الیکٹران وولٹ (eV) کی فوٹوون توانائی کے ساتھ ایک ایٹوسیکنڈ ایکسرے پلس لگاتے ہیں، اس معاملے میں، اگرچہ ٹیم کا کہنا ہے کہ یہ تکنیک کنڈینسڈ میٹر سسٹم کی ایک وسیع رینج کے ساتھ کام کر سکتی ہے۔ . یہ ابتدائی "پمپ" نبض پانی کے مالیکیول کے بیرونی (ویلنس) مدار سے الیکٹرانوں کو اکساتی ہے، جو مالیکیولر بانڈنگ اور کیمیائی رد عمل کے لیے ذمہ دار ہیں۔ یہ مدار ایٹم نیوکلئس سے آگے ہیں، اور ان میں اندرونی "بنیادی" مداروں کی نسبت بہت کم پابند توانائیاں ہیں: تقریباً 10 eV کے مقابلے میں تقریباً 40-500 eV۔ یہ ان کو آئنائز کرنا ممکن بناتا ہے - ایک ایسا عمل جسے ویلنس آئنائزیشن کہا جاتا ہے - باقی مالیکیول کو متاثر کیے بغیر۔

valence ionization کے تقریباً 600 attosecond کے بعد، محققین نمونے پر ایک دوسری attosecond نبض - پروب پلس - کو فائر کرتے ہیں، جس کی توانائی تقریباً 500 eV ہوتی ہے۔ "پمپ اور تحقیقاتی دالوں کے درمیان مختصر وقت کی تاخیر ایک وجہ ہے کہ ہائیڈروجن ایٹموں کے پاس خود حرکت کرنے کا وقت نہیں ہے اور وہ 'منجمد' کی طرح ہیں،" ینگ بتاتے ہیں۔ "اس کا مطلب ہے کہ ان کی نقل و حرکت پیمائش کے نتائج کو متاثر نہیں کرتی ہے۔"

جب پروب پلس والینس آئنائزیشن کے بعد والینس مدار میں پیچھے رہ جانے والے سوراخوں (خالی جگہوں) کے ساتھ تعامل کرتی ہے، تو نبض کی توانائی کی تقسیم بدل جاتی ہے۔ ایک گریٹنگ سے نبض کو منعکس کر کے جو توانائی کی اس تقسیم کو دو جہتی ڈٹیکٹر پر منتشر کرتی ہے، محققین حاصل کرتے ہیں جسے ینگ ایک سپیکٹرل "اسنیپ شاٹ" یا "فنگر پرنٹ" کہتے ہیں جو والینس کے مدار پر قابض الیکٹران ہیں۔

پہلے کے نتائج میں خامیاں تلاش کرنا

ایکس رے سے متحرک الیکٹرانوں کی حرکت کو دیکھ کر جب وہ پرجوش حالتوں میں جاتے ہیں، محققین نے پانی پر پہلے کی ایکس رے سپیکٹروسکوپی پیمائش کی تشریح میں خامیوں کا پردہ فاش کیا۔ ان ابتدائی تجربات نے ایکس رے سگنل تیار کیے جو پانی یا ہائیڈروجن ایٹموں کی حرکیات میں مختلف ساختی شکلوں، یا "موٹیفز" سے نکلتے ہیں، لیکن سانترا کا کہنا ہے کہ نئی تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ ایسا نہیں ہے۔

"اصولی طور پر، کوئی سوچ سکتا تھا کہ اس قسم کے تجربے کے وقت کی درستگی زندگی بھر تک محدود ہے (جو کہ تقریباً چند فیمٹو سیکنڈز، یا 10)^15- سیکنڈز) ایکس رے سے پرجوش الیکٹرانک کوانٹم ریاستیں تیار ہوتی ہیں،" وہ بتاتا ہے۔ طبیعیات کی دنیا. "کوانٹم مکینیکل حسابات کے ذریعے، تاہم، ہم نے ظاہر کیا کہ مشاہدہ شدہ سگنل فیمٹوسیکنڈ سے کم تک محدود ہے۔ یہی وجہ ہے کہ ہم یہ ظاہر کرنے میں کامیاب ہوئے کہ مائع پانی کی ساخت پر ایکس رے سپیکٹروسکوپی پیمائش کی پہلے غلط تشریح کی گئی تھی: ان پہلے کی پیمائشوں کے برعکس، ہماری حرکت ہائیڈروجن ایٹموں سے متاثر نہیں ہوئی تھی۔

تجرباتی اہداف اور چیلنجز

محققین کا ابتدائی مقصد یہ تھا کہ جب ایکس رے اور آئنائزنگ تابکاری کی دوسری شکلیں مادے پر اثر انداز ہوتی ہیں تو اس کی تخلیق کی جانے والی رد عمل کی انواع کی اصل کو سمجھنا تھا۔ یہ رد عمل والی نسلیں آئنائزیشن کے بعد اٹوس سیکنڈ ٹائم اسکیل پر بنتی ہیں، اور یہ بائیو میڈیکل اور نیوکلیئر سائنس کے ساتھ ساتھ کیمسٹری میں بھی اہم کردار ادا کرتی ہیں۔

ان کو درپیش چیلنجوں میں سے ایک یہ تھا کہ ایکس رے بیم لائن جو انہوں نے استعمال کی تھی۔ ChemRIXS، کا حصہ Linac کوہرنٹ لائٹ ماخذ پر SLAC نیشنل ایکسلریٹر لیبارٹری۔ مینلو پارک، کیلیفورنیا میں - تمام ایکس رے اٹوسیکنڈ عارضی جذب اسپیکٹروسکوپی کو انجام دینے کے لیے مکمل طور پر دوبارہ تشکیل دینا پڑا۔ یہ طاقتور نئی تکنیک انتہائی مختصر وقت کے پیمانے پر عمل کا مطالعہ ممکن بناتی ہے۔

محققین اب اپنے مطالعے کو خالص پانی سے زیادہ پیچیدہ مائعات تک بڑھانے کا ارادہ رکھتے ہیں۔ ینگ کا کہنا ہے کہ "یہاں، مختلف مالیکیولر اجزاء آزاد الیکٹرانوں کے لیے جال کے طور پر کام کر سکتے ہیں اور نئی رد عمل والی نسلیں پیدا کر سکتے ہیں۔"

میں اپنے موجودہ کام کی اطلاع دیتے ہیں۔ سائنس.

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• پلیٹو ڈیٹا ڈاٹ نیٹ ورک ورٹیکل جنریٹو اے آئی۔ اپنے آپ کو بااختیار بنائیں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ای ایس جی۔ کاربن، کلین ٹیک، توانائی ، ماحولیات، شمسی، ویسٹ مینجمنٹ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ہیلتھ۔ بائیوٹیک اینڈ کلینیکل ٹرائلز انٹیلی جنس۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://physicsworld.com/a/new-attosecond-x-ray-spectroscopy-technique-freezes-atomic-nuclei-in-place/