लेजर फ्लैश परमाणु इंद्रधनुष बनाता है

अल्ट्रा शॉर्ट लाइट पल्स एटोसोकोंड एक्स-रे लाइट के लिए प्रदान करता है

बहुपरत दर्पणों की एक सरणी ब्रॉडबैंड लेजर दालों (नारंगी बीम) को 1.5 दोलन चक्रों तक संपीड़ित करती है। एटोसेकंड एक्स-रे पल्स उत्पन्न होते हैं जो परमाणु पैमाने पर इलेक्ट्रॉन आंदोलन के नियंत्रण और वास्तविक समय अवलोकन को सक्षम करते हैं। © थोरस्टेन नेसर, क्वांटम ऑप्टिक्स के लिए मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट / एटोसकॉन्ड और हाई-फील्ड भौतिकी के लिए प्रयोगशाला
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प्रकाश की कोई भी तरंग उस समय से कम नहीं हो सकती है जब प्रकाश तरंग पूरी कंपन के लिए लेता है। वैज्ञानिकों की एक जर्मन टीम अब पहली बार तीव्र लेजर प्रकाश की चमक के उत्पादन में सफल हुई है जो एक एकल नियंत्रित तरंग चक्र के भीतर उनकी ऊर्जा का आधे से अधिक उत्सर्जन करता है। इस चरम प्रकाश नाड़ी के संपर्क में आने वाले परमाणु एक एक्सोसॉन्ड एक्स-रे पल्स का उत्सर्जन करते हैं - एक एटोसेकंड सेकंड के एक अरबवें हिस्से का एक अरबवां हिस्सा है - जिसका स्पेक्ट्रम, कम आवृत्तियों पर प्रेषित होता है, जिसमें दृश्यमान प्रकाश के रूप में लगभग कई रंग होते हैं, नीले से हरे और नीले से। पीले से लाल।

परिणामस्वरूप "सफ़ेद" नाड़ी लगभग 100 एटोसेकंड तक चलने की उम्मीद है और इसमें दस लाख से अधिक एक्स-रे फोटोन शामिल हैं। इसलिए यह इतना कम है कि ऑर्बिटल ऑर्बिटल्स की परिक्रमा करने वाले इलेक्ट्रॉनों की गति को पकड़ सके।

इलेक्ट्रॉनों के वास्तविक समय का अवलोकन जो परमाणुओं को एक साथ बांधते हैं, अणुओं को कैसे बनाते हैं और कैसे नष्ट करते हैं, इसमें बहुमूल्य अंतर्दृष्टि प्रदान करते हैं। विश्वविद्यालय के भौतिकी विभाग (LMU) म्यूनिख और मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर क्वांटम ऑप्टिक्स इन गार्चिंग की रिपोर्ट के अनुसार प्रोफेसर फेरेंक क्रूज़ के नेतृत्व में शोधकर्ताओं ने विज्ञान पत्रिका साइंस के वर्तमान अंक और न्यू जर्नल ऑफ फिजिक्स के जुलाई अंक में उनके निष्कर्षों पर रिपोर्ट दी।

परमाणुओं की गति को नियंत्रित करें

प्रकाश एक लहर है जिसमें हिल विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र अपनी दिशा और शक्ति को आश्चर्यजनक गति के साथ बदलता है। दृश्य प्रकाश के मामले में, ये परिवर्तन प्रति सेकंड कई सौ खरब बार होते हैं। इसलिए, पूर्ण प्रकाश के लिए दृश्यमान प्रकाश को केवल कुछ हज़ार एटोसिकंड की आवश्यकता होती है।

अनुसंधान टीम अब दृश्यमान लेजर प्रकाश की तीव्र चमक का उत्पादन करने में कामयाब रही है, जहां ऊर्जा का आधा से अधिक एक एकल कंपन चक्र के भीतर है। इस एकल-आयाम क्षेत्र कंपन के साथ, कोई भी इलेक्ट्रॉनों जैसे आवेशित कणों पर एक अत्यधिक मजबूत बल डाल सकता है, जिससे अभूतपूर्व सटीकता के साथ परमाणुओं में और आसपास उनकी गति को नियंत्रित किया जा सकता है। प्रदर्शन

वापस माँ परमाणु के पास

इस उच्च-तीव्रता वाले तरंग कंपन की अधिकतम सीमा पर बल लगभग 100 प्रतिशत संभावना के साथ परमाणु से इलेक्ट्रॉन को खींचने के लिए काफी मजबूत होता है, जिसके साथ इलेक्ट्रॉन कई हजार किलोमीटर प्रति सेकंड की गति तक पहुंच जाता है। लेकिन इस उच्च गति पर भी, जारी किया गया इलेक्ट्रॉन केवल कुछ नैनोमीटर चौड़ा हो पाता है, इससे पहले कि उसे प्रकाश दोलन के दूसरे भाग के दौरान माँ परमाणु बनने के लिए मजबूर किया जाता है, जो विपरीत दिशा में एक बल लगाता है ckzukehren। इस तथाकथित पुनर्संयोजन में, जो इलेक्ट्रॉन की रिहाई के बाद लगभग दो हज़ार एटोसोसेकंड में होता है, परमाणु एक एक्स-रे पल्स का उत्सर्जन करता है।

एक पारंपरिक लेजर पल्स में कई दोलनों से मिलकर, पुनर्संयोजन और एक्स-रे उत्सर्जन की यह प्रक्रिया कई बार होती है, एक बार प्रत्येक आधे लहर चक्र के दौरान। स्टार्क कंट्रास्ट में, अब उत्पन्न उच्च तीव्रता और बेहद कम लेजर पल्स केवल एक ही उच्च ऊर्जा पुनर्संयोजन की अनुमति देता है। यद्यपि उत्सर्जित प्रकाश नाड़ी का स्पेक्ट्रम नरम एक्स-रे की सीमा में होता है, यह कुल दृश्य स्पेक्ट्रम के लिए इसकी वर्णक्रमीय विविधता के संदर्भ में बराबर है। इसलिए, उत्पन्न नाड़ी को "सफेद" एक्स-रे माना जा सकता है।

गैसजेट पर लेजर पल्स

हाइपर-शॉर्ट लेजर पल्स को गैस जेट में भेजा जाता है जहां यह एक सामान्य मोड में बड़ी संख्या में परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों की रिहाई और पुनर्संयोजन की प्रक्रिया शुरू करता है। व्यक्तिगत परमाणु तब सभी एक ही समय में और एक ही तरह से एक अल्ट्राशॉर्ट एक्स-रे फ्लैश को बाहर भेजते हैं, इस प्रकार सामूहिक रूप से एक शक्तिशाली एक्स-रे पल्स के रूप में एक जोरदार बंडल, लेजर जैसे बीम का निर्माण करते हैं।

उत्पन्न "श्वेत" एक्स-रे स्पेक्ट्रम से मध्य क्षेत्र को फ़िल्टर करके, टीम 170 एटोसिकंड की अवधि के साथ एक्स-रे पल्स उत्पन्न करने में सक्षम थी। इस परिणाम से पता चलता है कि, जब पूर्ण स्पेक्ट्रम का दो बार व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, तो एक्स-रे दालों को उत्पन्न करना संभव है जो 100 एटोसोसेकंड से काफी कम हैं। वर्तमान में, दर्पण के विकास पर काम किया जा रहा है जो इस आवृत्ति रेंज से एक्स-रे को प्रतिबिंबित और फोकस कर सकता है। इस तरह के दर्पणों से दुनिया को पहला प्रकाश स्रोत बनाने की संभावना है, जो शक्तिशाली लेजर जैसी एक्स-रे चमक पैदा करने में सक्षम है, जो एक सौ एटोसोसेकंड से कम समय तक चलती है - जो उप -100 एटोसोकेड्स के उत्पादन का पहला स्रोत है लाइट।

"अभी भी छवि" इलेक्ट्रॉन आंदोलन के स्नैपशॉट

इस तरह के एक्स-रे दलहन पहली बार शोधकर्ताओं को अणुओं में इलेक्ट्रॉनों की गति के "अभी भी-चित्र" स्नैपशॉट बनाने की अनुमति देंगे। इससे प्रक्रियाओं का निरीक्षण करना संभव हो जाएगा जो आणविक स्तर पर सूचना के हस्तांतरण के साथ-साथ बायोमोलेक्यूल्स में संरचनात्मक परिवर्तनों को नियंत्रित करता है।

ये स्नैपशॉट भी दिखाएंगे कि इलेक्ट्रॉनिक घटकों में गति और संरचना की अंतिम सीमाएं कहां हैं। वे जैविक सूचना हस्तांतरण के तंत्र और जैविक मैक्रोमोलेक्यूल के कार्यों और शिथिलताओं की सूक्ष्म उत्पत्ति का भी खुलासा करेंगे।

(आईडीडब्ल्यू - मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट ऑफ क्वांटम ऑप्टिक्स / यूनिवर्सिटी ऑफ म्यूनिख, 13.08.2007 - डीएलओ)