तारों में एक्स-रे दृश्य

प्रयोगशाला में अपलोड किए गए आयनों पर संरचना की जांच

सॉफ्ट-एक्स-रे रेंज में लेज़र रेडिएशन के लिए फ्री-इलेक्ट्रॉन लेजर FLASH दुनिया भर में एकमात्र स्रोत है। © DESY हैम्बर्ग
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एक लेजर वाले तारे की बात को एक्स-रे करते हुए - वैज्ञानिकों ने अब ऐसा किया है। उपग्रहों और दूरबीनों के विपरीत, हालांकि, भौतिकविदों ने अंतरिक्ष में तारकीय वायुमंडल के चमकते प्लाज्मा का अध्ययन नहीं किया, लेकिन प्रयोगशाला में सीधे। पहली बार, वैज्ञानिकों ने उत्साहित और सटीक रूप से तथाकथित तथाकथित आयनों की वर्णक्रमीय रेखा को मापा है।

अत्यधिक आवेशित आयनों का उत्पादन केवल लाखों या अरबों डिग्री सेल्सियस के उच्च तापमान पर होता है - जैसे कि सूर्य के कोरोना में स्थितियां। इस चरम वातावरण में, परमाणु एक दूसरे के साथ टकराव के द्वारा अपने अधिकांश इलेक्ट्रॉनों को खो देते हैं, उदाहरण के लिए, केवल 26 का लोहा नाभिक के लिए केवल तीन सबसे दृढ़ता से बाध्य करता है। ये शेष इलेक्ट्रॉन असामान्य गुण दिखाते हैं: वे पास रहते हैं, कभी-कभी परमाणु नाभिक के भीतर भी, और इस तरह अपने विद्युत और चुंबकीय बल को विशेष रूप से दृढ़ता से महसूस करते हैं।

परिणाम परमाणु वर्णक्रमीय रेखाओं की पाली है, जो तटस्थ परमाणु में एक कमजोर रूप में होता है, लेकिन कई इलेक्ट्रॉनों के जटिल परस्पर क्रिया में विचार करना मुश्किल है। इन घटनाओं को क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स (क्यूईडी) द्वारा वर्णित किया गया है, जो मूल भौतिक सिद्धांतों में से एक है। अत्यधिक आवेशित आयनों की सटीक माप प्रायोगिक रूप से QED की महत्वपूर्ण सैद्धांतिक भविष्यवाणियों को सत्यापित करने की अनुमति देती है। इसलिए, प्रयोगशाला में इस स्टारफायर में भौतिकविदों की रुचि बहुत अच्छी है।

सैद्धांतिक रूप से संभव की सीमा से परे

हीडलबर्ग में मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर न्यूक्लियर फिजिक्स से साशा ईप और जोस क्रेस्पो लोपेज-उरुटिया के नेतृत्व में शोधकर्ताओं ने इस क्षेत्र में निर्णायक योगदान दिया है। उन्होंने अत्यधिक परमाणुओं के लिए तटस्थ परमाणुओं, अनुनाद-प्रतिदीप्ति स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए एक बहुत ही सटीक माप पद्धति लागू की। आयनों, इस प्रकार 23 बार सकारात्मक चार्ज किए गए लोहे से इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण की आवृत्ति का निर्धारण कुछ मिलियन तक होता है। परिशुद्धता के संदर्भ में, उनका माप पहले से ही आज की सैद्धांतिक संभावनाओं की सीमा से अधिक है।

"क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स वर्तमान में सभी भौतिक सिद्धांतों में सबसे सटीक है, " क्रेस्पो लोपेज़-उरुटिया बताते हैं: "क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स की गणितीय औपचारिकताएं अन्य सभी ऊर्जा बलों के वर्णन में भी प्रमुख भूमिका निभाती हैं, उदाहरण के लिए उच्च-ऊर्जा भौतिकी में। इसलिए, QED हमारी आधुनिक भौतिक समझ का एक बुनियादी निर्माण खंड है। "यह शायद ही आश्चर्य की बात है कि दुनिया भर के भौतिक विज्ञानी QED के पूर्वानुमानों को अधिक से अधिक बारीकी से जांचने के लिए काम कर रहे हैं। प्रदर्शन

"नरम" एक्स-रे प्रकाश में किरणें

मैक्स प्लैंक वैज्ञानिकों का प्रयोग केवल नए मुक्त-इलेक्ट्रॉन लेजर FLASH द्वारा संभव किया गया था, जो हाल ही में हैम्बर्ग में DESY में उपलब्ध हुआ है: FLASH, हैम्बर्ग में फ्री इलेक्ट्रॉन LASer के लिए कम, दुनिया में दुनिया का पहला लेजर है नरम एक्स-रे क्षेत्र विकिरण करता है। चूंकि चार्ज किए गए आयन तुलनात्मक रूप से कम तरंग दैर्ध्य में विकिरण को अवशोषित और उत्सर्जित करते हैं, इसलिए वे केवल नए एक्स-रे लेजर के साथ फ्लोरोसेंट करने के लिए सीधे उत्साहित हो सकते हैं। इसके अलावा, तरंग दैर्ध्य जो कि फ्लैश का उत्सर्जन करता है, विविध हो सकता है, इस प्रकार प्रतिध्वनि प्रतिदीप्ति स्पेक्ट्रोस्कोपी की प्रयोज्यता के लिए सभी आवश्यक आवश्यकताओं को पूरा करता है।

एक्स-रे लेजर के साथ, प्लास्मा उत्पन्न किया जा सकता है जो विशाल तारों के इंटीरियर के समान गर्म हो सकता है। इसी समय, एक्स-रे लेजर बीम के एक हिस्से का उपयोग समय-हल तरीके से उत्पन्न प्लास्मा की जांच करने और इस प्रकार प्लाज्मा राज्य की जांच करने के लिए संभव है। DESY हैम्बर्ग

उनके प्रयोगों के लिए अत्यधिक आवेशित आयन वैज्ञानिकों द्वारा एक विशेष आयन जाल, इलेक्ट्रॉन बीम आयन ट्रैप (EBIT) में निर्मित किए जाते हैं: एक तीव्र रूप से केंद्रित इलेक्ट्रॉन किरण आयन के अंदर परमाणुओं को वांछित स्थिति के अनुसार EBIT के प्रभारी के रूप में आयनित करती है, जो कि कितना उच्च है तनाव यह है कि इलेक्ट्रॉन किरण को तेज करता है। उसी समय, मजबूत विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र आयनों को फँसाते हैं।

शोधकर्ता इस प्रकार कई मिलियन चार्ज किए गए आयनों का उत्पादन करते हैं, जो बालों की मात्रा पर केंद्रित होते हैं: पांच सेंटीमीटर लंबा, लेकिन लेजर के एक्स-रे द्वारा मारा गया सिर्फ 250 माइक्रोन मोटी आयनोव्हेल्केन है। भौतिक विज्ञानी प्रतिदीप्ति संकेत को प्रेक्षण उपकरणों से मापते हैं जो बोर्ड उपग्रहों या बड़े दूरबीनों में मापक यंत्रों से मिलते जुलते हैं - पृथ्वी पर, हालांकि, वैज्ञानिकों का EBIT के संचालन मापदंडों के माध्यम से संरचना और तापमान पर नियंत्रण है संग्रहीत तारों की।

कम माप के माध्यम से अधिक सटीक

इलेक्ट्रॉन लेजर के साथ हीडलबर्ग भौतिकविदों द्वारा किए गए माप जैसे सिद्धांत, पारंपरिक तरीकों से भी संभव है। उदाहरण के लिए, कोई प्रयोगशाला में तारा प्लाज्मा से निकलने वाले विकिरण का स्पेक्ट्रोस्कोपिक रूप से विश्लेषण कर सकता है। लेकिन वैज्ञानिकों ने नए लेजर को समाप्त नहीं किया है: "अकेले, बेहतर समायोजन और बड़े डिटेक्टरों के माध्यम से FLASH की विकिरण विशेषताओं को मापने और अनुकूलन करके, हम पहले से ही सटीक हासिल कर सकते हैं निकट भविष्य में 100 के एक कारक द्वारा सुधार, "क्रेस्पो लोपेज़-उरुटिया बताते हैं।

भविष्य में, भौतिक विज्ञानी फ्लेश का उपयोग यह मापने के लिए करना चाहते हैं कि एक उत्तेजित अवस्था में इलेक्ट्रॉन कितने समय तक रहता है। अत्यधिक आवेशित आयनों के लिए ये एक सेकंड के कुछ ही बिलियन हैं। चूंकि हैम्बर्ग इलेक्ट्रॉन लेजर उन दालों को वितरित करता है जो उस समय के बारे में जितना कम होता है कि एक इलेक्ट्रॉन ऊपरी स्तर पर खर्च करता है, इसे फ्लेश के एक्स-रे फ्लैश के साथ निर्धारित किया जा सकता है। "इसी तरह, तटस्थ परमाणु के विकिरण संक्रमण से एक परमाणु घड़ी की धड़कन को कैसे निर्धारित करता है, भविष्य में अत्यधिक आवेशित आयनों के साथ एक और आवृत्ति मानक को भी परिभाषित किया जा सकता है, " क्रिस्पो लोपेज़-उर्रुतिया कहते हैं, "लेकिन यह अभी भी भविष्य का एक सपना है।"

(एमपीजी, 03.05.2007 - एनपीओ)