शोधकर्ता परमाणु स्विच को लागू कर रहे हैं

पराबैंगनी फोटॉनों द्वारा लिथियम के दोहरे आयनीकरण ने सफलता पाई

लिथियम परमाणुओं के एकल आयनीकरण के बाद उत्सर्जित फोटोइलेक्ट्रॉन का संवेदी वितरण: 2 एस शेल (ए), 1 एस शेल (बी) और 1 एस शेल से एक और इलेक्ट्रॉन (सी) के एक साथ उत्तेजना के साथ आयनीकरण। © परमाणु भौतिकी के लिए एम.पी.आई.
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पहली बार हैम्बर्ग में रिसर्च सेंटर DESY में फ्री-इलेक्ट्रॉन लेजर फ्लैश के शोधकर्ताओं ने एक सहसंबंधित परमाणु प्रक्रिया के लिए एक तरह के स्विच का एहसास किया है। यूवी प्रकाश के साथ विकिरण पर लिथियम परमाणुओं के दोहरे आयनीकरण की संभावना को भाग लेने वाले परमाणु इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स में से एक के लक्षित हेरफेर द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है। केवल कक्षीय के स्थानिक अभिविन्यास को बदल दिया गया था।

सरल घटकों की बातचीत से जटिल प्रणाली कैसे उत्पन्न होती है, यह भौतिकी के मूलभूत प्रश्नों में से एक है। कणों के पारस्परिक प्रभाव द्वारा एक आवश्यक भूमिका निभाई जाती है, जिसे सहसंबंध कहा जाता है, जो अंततः इसके भागों के साधारण योग से अधिक पूरे होने की ओर जाता है। यहां तक ​​कि तीन-शरीर की समस्या में शामिल गणितीय कठिनाइयों का पता चलता है।

नियंत्रित तरीके से बहु-कण प्रक्रियाओं में हेरफेर करें

आधुनिक परमाणु भौतिकी का एक लक्ष्य न केवल बहु-कण प्रक्रियाओं को बेहतर ढंग से समझना है, बल्कि उन्हें नियंत्रित तरीके से हेरफेर करना भी है। यह अलेक्जेंडर डॉर्न के साथ काम कर रहे मैक्सिकन प्लांक इंस्टीट्यूट फॉर न्यूक्लियर फिजिक्स में हीडलबर्ग में पराबैंगनी फोटॉन द्वारा लिथियम के दोहरे आयनीकरण के उदाहरण पर प्राप्त किया गया था, जिसमें उन्होंने विशेष रूप से परमाणु की स्थानिक संरचना तैयार की थी।

माप तीन अत्याधुनिक तकनीकों के एक अभूतपूर्व संयोजन द्वारा संभव बनाया गया था: 85 ईवी की ऊर्जा के फोटॉन, जो प्रतिक्रिया को ट्रिगर करते हैं, हैम्बर्ग में नए फ्री-इलेक्ट्रॉन लेजर द्वारा प्रदान किए गए थे। लेजर प्रकाश बलों द्वारा फंसे मैग्नेटो-ऑप्टिकल जाल में ये एनकाउंटर अल्ट्राहोल्ड लिथियम परमाणुओं को बहुत कम तापमान - 0.1 डिग्री पर पूर्ण शून्य से ठंडा करते हैं। वहां उन्हें विशेष रूप से आगे के लेज़रों द्वारा तैयार किया जा सकता है। अंत में, यह जाल एक तथाकथित प्रतिक्रिया माइक्रोस्कोप में स्थित है, जो उच्च प्रतिक्रिया के साथ सभी प्रतिक्रिया उत्पादों, इलेक्ट्रॉनों और आयन के सिद्धांत में एक साथ और बहुत कुशल पता लगाने की अनुमति देता है।

एकल से दोहरे आयनीकरण तक

आकृति एक उदाहरण के रूप में यूवी फोटॉन द्वारा लिथियम के एकल आयनीकरण के बाद इलेक्ट्रॉन के मनाया वेग वितरण के रूप में दिखाती है: विभिन्न अंगूठी के आकार के पैटर्न 1s शेल (बी) से और 1 एस शेल से सबसे बाहरी 2 एस शेल (ए) से आयनीकरण के अनुरूप हैं। 2p-shell (c) पर शेष इलेक्ट्रॉनों में से एक के एक साथ उत्तेजना के साथ। आधार फोटो प्रभाव है, जिसे पहली बार 1905 में आइंस्टीन द्वारा सही ढंग से व्याख्या किया गया था, जहां एक एकल प्रकाश क्वांटम (फोटॉन) की संपूर्ण ऊर्जा को पहली बार एक इलेक्ट्रॉन में स्थानांतरित किया जाता है। प्रदर्शन

हालाँकि, यह अपनी ऊर्जा का हिस्सा पारस्परिक विद्युत प्रतिकर्षण के माध्यम से-धराशायी तिरछी रेखा से संकेतित होकर किसी अन्य इलेक्ट्रॉन में स्थानांतरित कर सकता है और, जैसा कि मामले में (सी), इसे एक बाध्य राज्य-एक सहसंबद्ध प्रक्रिया में उत्तेजित करता है, ठीक उसी तरह, इस इलेक्ट्रॉन को भी इतनी ऊर्जा मिल सकती है कि यह परमाणु को भी छोड़ दे, इसलिए दोहरा आयनीकरण होता है।

खड़ी ध्रुवीकृत यूवी प्रकाश (बी) द्वारा तैयार लिथियम परमाणुओं (ए) के दोहरे आयनीकरण का चित्रण प्रतिनिधित्व। 2 पी शेल पर दूसरे इलेक्ट्रॉन के उत्सर्जन की संभावना इस बात पर निर्भर करती है कि इसके कक्षीय (लाल लोब) को प्रकाश ध्रुवीकरण के समानांतर या लंबवत संरेखित किया गया है या नहीं। । परमाणु भौतिकी के लिए एम.पी.आई.

एक ऑप्टिकल लेजर द्वारा उत्तेजना

डोर्न और उनके सहयोगियों ने अब ऑप्टिकल लेजर के साथ 2p इलेक्ट्रॉन को 2p कक्षीय क्षेत्र में उत्तेजित किया है, जिससे इसके स्थानिक अभिविन्यास को विशेष रूप से योजनाबद्ध किया जा सकता है (लाल लोब)। दूसरे चरण में, ध्रुवीकृत यूवी लेजर दालों के साथ विकिरण द्वारा 1 एस शेल से एक इलेक्ट्रॉन को मुक्त किया गया था। जैसा कि पहले से ही एकल आयनीकरण के लिए माप से स्पष्ट है, इलेक्ट्रॉन अधिमानतः विद्युत लेजर क्षेत्र (ई) (नीली लोब) की दिशा में उत्सर्जित होता है। शोधकर्ताओं के पास अब लेजर क्षेत्र के लिए तैयार 2p कक्षीय समानांतर या लंबवत को संरेखित करने का विकल्प है, जो दोहरे आयनीकरण की संभावना को बहुत प्रभावित करता है - जब समानांतर में गठबंधन किया जाता है, तो इसे बढ़ा दिया जाता है, दूसरे मामले में स्पष्ट रूप से दबा दिया जाता है ckt।

सफल पायलट प्रयोग

यह प्रभाव केवल उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की बहुत कम ऊर्जा पर होता है, जो दोहरे आयनीकरण के लिए ऊर्जा सीमा के करीब है; वह उच्च ऊर्जाओं पर गायब हो जाता है। दहलीज पर, दो इलेक्ट्रॉनों को पूरी तरह से सहसंबद्ध किया जाता है, उन्हें आयन के संभावित कुएं से दोनों को भागने के लिए अपनी ऊर्जा और कोण को ठीक करना होगा: वे बिल्कुल विपरीत दिशाओं में बचना पसंद करते हैं - क्या समानांतर संरेखण अधिमानतः काम करता है।

शोधकर्ताओं के अनुसार, यह पायलट प्रयोग दर्शाता है कि बाध्य प्रणालियों में कई इलेक्ट्रॉनों के सहसंबंधित राज्य परिवर्तन, यहां परमाणुओं के दोहरे आयनीकरण में, पूरी तरह से लेजर तैयारी द्वारा नियंत्रित है और, उपयुक्त रूप से चुनी गई स्थितियों में, व्यावहारिक रूप से पर और बंद किया जा सकता है। यह नई विकसित विधि न केवल परमाणु प्रणालियों में क्वांटम-गतिशील इलेक्ट्रॉन सहसंबंध में दूरगामी अंतर्दृष्टि प्रदान करती है, बल्कि शोधकर्ता अन्य क्वांटम प्रणालियों में ऐसे सहसंबंधित प्रभावों की उम्मीद कर रहे हैं।

(आईडीडब्ल्यू - परमाणु भौतिकी के लिए मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट, 24.09.2009 - डीएलओ)