इलेक्ट्रॉनों के साथ पहले होलोग्राफी

भौतिक विज्ञानी एक क्सीनन परमाणु की त्रि-आयामी स्थिति छवि बनाते हैं

एक्सॉन परमाणुओं से 7 माइक्रोन फेलिस लेजर द्वारा आयनित इलेक्ट्रॉनों का प्रायोगिक माप। चित्र (क्षैतिज) और लंबवत (ऊर्ध्वाधर) ध्रुवीकरण दिशा के साथ वेग वितरण दिखाता है। © रिसर्च एसोसिएशन बर्लिन
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शोधकर्ताओं ने पहली बार होलोग्राफी को प्रकाश में नहीं बल्कि इलेक्ट्रॉनों के साथ संचालित करने में सफलता प्राप्त की है। एक फ्री-इलेक्ट्रॉन लेजर के साथ एक क्सीनन परमाणु पर बमबारी करके और परमाणु से निकाले गए इलेक्ट्रॉनों का पता लगाकर, उन्होंने एक विशेषता हस्तक्षेप पैटर्न उत्पन्न किया जो कि एक क्सीनन परमाणु के तीन-आयामी राज्य को प्रतिबिंबित करता है। जैसा कि विज्ञान में बताया गया है, यह होलोग्राफिक परमाणु पैमाने पर अणुओं के समय-हल किए गए अवलोकन के नए अवसरों को खोलता है।

1947 की शुरुआत में, हंगरी डेनिस गॉबोर ने सैद्धांतिक सूक्ष्म कार्यों में होलोग्राफी के सिद्धांत की खोज की, जब उन्होंने इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के संकल्प को बेहतर बनाने का प्रयास किया। प्रौद्योगिकी को बाद में इलेक्ट्रॉनों के साथ नहीं बल्कि लेजर प्रकाश के साथ लागू किया गया था। प्रकाश को दो बीमों में बांटा गया है, संदर्भ तरंग और वस्तु तरंग। संदर्भ लहर सीधे दो आयामी डिटेक्टर पर गिरती है, उदाहरण के लिए एक फोटोग्राफिक प्लेट। वस्तु तरंग किसी वस्तु को प्रकाशित करती है और इस पर बिखर जाती है, फिर यह डिटेक्टर पर भी गिरती है। इस प्रक्रिया में, दो प्रकाश तरंगों को जोड़ दिया जाता है और एक हस्तक्षेप पैटर्न बनाया जाता है जो वस्तु के त्रि-आयामी आकार के बारे में जानकारी प्रदान करता है।

Ionization सुसंगत इलेक्ट्रॉनों उत्पन्न करता है

बर्लिन में मैक्स बॉर्न इंस्टीट्यूट (MBI) के भौतिक विज्ञानी अब प्रकाश के साथ नहीं बल्कि इलेक्ट्रॉनों के साथ होलोग्राफी संचालित करके अपनी मूल शुरुआत में लौट आए हैं। गैबोर जो नहीं कर सका, सुसंगत इलेक्ट्रॉन किरणों के स्रोत का निर्माण कर रहा है, भौतिकविदों के साथ लेजर क्षेत्र के साथ प्रयोग करने में लगभग मानक है। वे परमाणुओं और अणुओं से इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालने के लिए अल्ट्राशॉर्ट अल्ट्राशोर्ट लेजर दालों का उपयोग करते हैं, इसे आयनीकरण कहा जाता है। इस तरह के इलेक्ट्रॉन सुसंगत होते हैं और इसीलिए ज़ेनॉन परमाणुओं के साथ नए होलोग्राफिक प्रयोग का आधार बनता है।

"मजबूत लेजर क्षेत्र के कारण, इलेक्ट्रॉनों को परमाणु से दूर फाड़ दिया जाता है, " एमबीआई से मार्क व्रैकिंग बताते हैं। "क्योंकि लेजर क्षेत्र स्विंग होता है, उनमें से कुछ रबर बैंड की तरह वापस आ जाते हैं। इसलिए वे परमाणु की ओर बढ़ रहे हैं और हमारे पास एक पूर्ण इलेक्ट्रॉन स्रोत है। ”

बेदखल किए गए इलेक्ट्रॉनों में अब अलग संभावनाएं हैं: परमाणु के साथ कुछ पुनर्मिलन, बेहद अल्ट्रा-वायलेट (एक्सयूवी) प्रकाश का उत्पादन करते हैं, जो आज के अटोसॉकोंड भौतिकी के लिए आधार है। अधिकांश इलेक्ट्रॉन परमाणु से पिछले उड़ते हैं और होलोग्राफी प्रयोगों में संदर्भ तरंग बनाते हैं। परमाणु द्वारा बिखरे हुए इलेक्ट्रॉन ऑब्जेक्ट वेव बनाते हैं। प्रदर्शन

हस्तक्षेप पैटर्न से वस्तु की त्रि-आयामी स्थिति का पता चलता है

वैज्ञानिकों ने एक डिटेक्टर के साथ इलेक्ट्रॉनों पर कब्जा कर लिया और एक विशेषता हस्तक्षेप पैटर्न का निरीक्षण करने में सक्षम थे जो क्सीनन परमाणु के तीन आयामी राज्य का प्रतिनिधित्व करते हैं। प्रयोग में कुछ शर्तें आवश्यक थीं: एक स्पष्ट होलोग्राफिक छवि प्राप्त करने के लिए, संदर्भ तरंग को सकारात्मक रूप से चार्ज की गई वस्तु यानी क्सीनन आयन से प्रभावित नहीं किया जाना चाहिए। इसलिए इलेक्ट्रॉन स्रोत को वस्तु से यथासंभव दूर होना चाहिए

कर रहे हैं।

इस कारण से, शोधकर्ताओं ने फ्री-इलेक्ट्रॉन लेजर फेलिस (इंट्राकैविटी एक्सपरिमेंट्स के लिए फ्री इलेक्ट्रॉन लेजर) के साथ प्रयोगों को अंजाम दिया, जो चार से 40 माइक्रोन की सीमा में लंबी-लहर की रोशनी का उत्सर्जन करता है। ऐसी तरंगें इलेक्ट्रॉन को परमाणु से बहुत दूर ले जाती हैं

दूर, इससे पहले कि वे उसे वापस लाएं। इलेक्ट्रॉनों को न्यूनतम विलंब के साथ आयनीकरण के दौरान उत्पादित किया जाता है, ये एक फेमटोसेकंड से नीचे होते हैं। शोधकर्ता इस प्रकार सैद्धांतिक गणना द्वारा दिखाने में सक्षम थे कि उन्होंने समय-निर्धारित होलोग्राफिक चित्र प्राप्त किए थे।

परमाणु पैमाने पर होलोग्राफी

हालांकि हस्तक्षेप के पैटर्न के वैज्ञानिक अभी तक क्सीनन परमाणु की एक सटीक त्रि-आयामी छवि का निर्माण नहीं कर सकते, लेकिन वरकिंग इसे भविष्य में काफी संभव मानते हैं। "हमने पहली बार दिखाया कि परमाणु तराजू पर होलोग्राफी संभव है और इस पद्धति से समय का समाधान किया जाता है, " वे कहते हैं। यह अणुओं के समय-हल किए गए अवलोकन के लिए नई संभावनाओं को खोलता है। (विज्ञान 2010, डीओआई: 10.1126 / विज्ञान.1198450)

(फोर्शचुंग्सवर्ब बर्लिन, 17.12.2010 - NPO)