भौतिकविदों का कहना है कि उन्होंने एक परमाणु लेजर बनाया है जो ‘हमेशा के लिए’ काम कर सकता है

एक नई सफलता ने भौतिकविदों को परमाणुओं का एक बीम बनाने की अनुमति दी है जो एक लेजर के समान व्यवहार करता है, और सैद्धांतिक रूप से “हमेशा के लिए” रह सकता है।

अंतत: इसका मतलब यह हो सकता है कि प्रौद्योगिकी व्यावहारिक अनुप्रयोग के रास्ते पर है, हालांकि अभी भी महत्वपूर्ण सीमाएं हैं जो अभी भी लागू होती हैं।

हालांकि, यह “परमाणु लेजर” के रूप में जाना जाने वाला एक बड़ा कदम है – परमाणुओं से बना एक एकल तरंग बीम जिसे एक दिन मौलिक भौतिक स्थिरांक और माइक्रो-इंजीनियरिंग तकनीक का परीक्षण करने के लिए उपयोग किया जा सकता है।

कॉर्न लेजर एक मिनट के आसपास रहा है। पहला परमाणु लेजर MIT . की एक टीम द्वारा बनाया गया था 1996 में भौतिक विज्ञानी. अवधारणा बहुत सरल लगती है: जिस तरह पारंपरिक प्रकाश-आधारित लेज़रों में फोटॉन होते हैं जो सिंक में अपनी तरंगों के साथ चलते हैं, परमाणुओं से बने लेज़रों को बीम के रूप में मिश्रित होने से पहले उनकी तरंग जैसी प्रकृति को संरेखित करने की आवश्यकता होती है।

हालांकि, जैसा कि विज्ञान में कई चीजों के साथ होता है, अवधारणाओं को समझने की तुलना में कल्पना करना आसान होता है। लेसर परमाणु में जड़ होती है a वस्तुस्थिति बुलाया बोस-आइंस्टीन कंडेनसरया बीईसी।

बीईसी क्लाउड कूलिंग द्वारा उत्पन्न होता है बोसॉन निरपेक्ष शून्य से केवल एक अंश ऊपर। इतने कम तापमान पर, परमाणु पूरी तरह से रुके बिना न्यूनतम संभव ऊर्जा अवस्था में डूब जाते हैं।

जब वे इन निम्न ऊर्जाओं तक पहुँचते हैं, तो कणों के क्वांटम गुण एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप नहीं कर सकते हैं; वे एक-दूसरे के इतने करीब आ जाते हैं कि किसी तरह का व्यवधान पैदा हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप परमाणुओं का एक उच्च घनत्व वाला बादल बन जाता है जो एकल “सुपर परमाणु” या पदार्थ तरंग की तरह व्यवहार करता है।

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हालांकि, बीईसी थोड़ा विरोधाभास है। यह बहुत नाजुक है। प्रकाश भी बीईसी को नष्ट कर सकता है। यह देखते हुए कि बीईसी में परमाणु हैं ऑप्टिकल लेजर द्वारा ठंडाइसका आमतौर पर मतलब है कि एक बीईसी अल्पकालिक है।

वैज्ञानिकों ने अब तक जिस परमाणु लेजर को हासिल किया है, वह स्पंदित है, बहुमुखी नहीं; इसमें एक नया बीईसी बनाने की आवश्यकता से पहले केवल एक पल्स को निकाल दिया जाता है।

निरंतर बीईसी बनाने के लिए, नीदरलैंड में एम्स्टर्डम विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं की एक टीम ने महसूस किया कि कुछ बदलने की जरूरत है।

“पिछले प्रयोगों में, परमाणुओं का क्रमिक शीतलन एक ही स्थान पर किया गया था। हमारे सेटअप में, हमने समय के साथ शीतलन चरणों को प्रचारित करने का निर्णय लिया, लेकिन अंतरिक्ष में: हम परमाणुओं को स्थानांतरित करते हैं क्योंकि वे क्रमिक शीतलन चरणों के माध्यम से आगे बढ़ते हैं,” भौतिक विज्ञानी फ्लोरियन श्रेक ने समझाया.

“आखिरकार, अल्ट्रा-कोल्ड परमाणु प्रयोग के केंद्र में आते हैं, जहां उनका उपयोग बीईसी में सुसंगत पदार्थ तरंगों को बनाने के लिए किया जा सकता है। लेकिन इन परमाणुओं का उपयोग करते समय, नए परमाणु पहले से ही बीईसी को पुन: उत्पन्न करने के रास्ते पर हैं। में इस तरह, हम प्रक्रिया को जारी रख सकते हैं – अनिवार्य रूप से हमेशा के लिए।”

यह “प्रयोग का दिल” वह जाल है जो बीईसी को प्रकाश से बचाता है, एक टैंक जिसे प्रयोग की अवधि के लिए लगातार भरा जा सकता है।

हालांकि, बीईसी को कूलिंग लेज़रों से प्रकाश से बचाना, जबकि सिद्धांत रूप में सरल, व्यवहार में फिर से अधिक कठिन था। न केवल तकनीकी बाधाएं थीं, बल्कि नौकरशाही और प्रशासनिक बाधाएं भी थीं।

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“2013 में एम्स्टर्डम जाने पर, हमने विश्वास की छलांग, उधार के पैसे, एक खाली कमरा और व्यक्तिगत अनुदान की पूरी तरह से वित्त पोषित टीम के साथ शुरुआत की,” भौतिक विज्ञानी चुन चिया-चेन ने कहा:जो खोज का नेतृत्व किया।

“छह साल बाद, क्रिसमस की सुबह 2019 के शुरुआती घंटों में, प्रयोग आखिरकार निशान पर था। हमारे पास एक आखिरी तकनीकी समस्या को हल करने के लिए एक अतिरिक्त लेजर बीम जोड़ने का विचार था, और तुरंत हमारे द्वारा ली गई हर तस्वीर में बीईसी दिखाया गया था। , पहली निरंतर लहर बीईसी।”

अब जबकि निरंतर परमाणु लेजर का पहला भाग – “निरंतर परमाणु” भाग – प्राप्त कर लिया गया है, टीम ने कहा कि अगला कदम एक स्थिर परमाणु बीम बनाए रखना है। वे परमाणुओं को एक अपुष्ट अवस्था में ले जाकर इसे प्राप्त कर सकते हैं, इस प्रकार एक विसरित पदार्थ तरंग निकाल सकते हैं।

उन्होंने कहा कि उन्होंने स्ट्रोंटियम परमाणुओं का इस्तेमाल किया, जो बीईसी के लिए एक लोकप्रिय विकल्प है, संभावना रोमांचक अवसरों को खोलती है। स्ट्रोंटियम बीईसी के साथ परमाणु इंटरफेरोमेट्री का उपयोग किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, सापेक्षता और क्वांटम यांत्रिकी में जांच करने के लिए, या पता लगाने के लिए गुरुत्वाकर्षण लहरों.

“हमारा प्रयोग पूरी तरह से परावर्तक गुहा दर्पण के साथ एक सतत तरंग ऑप्टिकल लेजर का भौतिक तरंग एनालॉग है।” शोधकर्ताओं ने अपने पेपर में लिखा.

“यह सबूत का सिद्धांत प्रदर्शन सुसंगत निरंतर तरंग उपकरणों के निर्माण को सक्षम करने, परमाणु प्रकाशिकी का एक अब तक लापता नया टुकड़ा प्रदान करता है।”

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खोज में प्रकाशित किया गया था स्वभाव.

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