पिघलते हुए बिस्मथ ने देखा

अल्ट्राफास्ट प्रक्रियाओं के अस्थायी समाधान के लिए उच्च क्षमता वाली पिकअप तकनीक

एक्स-रे पल्स के आने का सही समय निर्धारित करने के लिए, वैज्ञानिक एक इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल क्रिस्टल (हरा) का उपयोग करते हैं, जो एक्स-रे पीढ़ी से कुछ समय पहले रैखिक त्वरक में इलेक्ट्रॉन बीम (सफेद) के बगल में स्थित होता है। एक लेज़र (लाल) इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह के कारण क्रिस्टल में होने वाले परिवर्तनों को इंगित करता है और इस प्रकार इलेक्ट्रॉन किरण - और इस प्रकार एक्स-रे दालों के आने का सही समय मापता है। © क्वांटम ऑप्टिक्स के लिए मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट
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एक्स-रे के साथ, वैज्ञानिकों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने पहली बार उन बदलावों का पता लगाया है जो पिघलने से ठीक पहले ठोस होते हैं। विज्ञान पत्रिका साइंस के शोधकर्ताओं के अनुसार, बिस्मथ धातु की एक पतली फिल्म - यह एक सरल प्रणाली पर मापी गई।

मापन, अल्ट्राफास्ट प्रक्रियाओं के अस्थायी समाधान में तथाकथित उत्तेजना-पूछताछ तकनीक की उच्च क्षमता को प्रदर्शित करता है। इस विधि में, सामग्री में एक परमाणु प्रक्रिया को सबसे पहले एक अल्ट्राशॉर्ट लाइट पल्स के साथ शुरू किया जाता है। परिणामस्वरूप परिवर्तन आगे की हल्की दालों के माध्यम से निर्धारित किए जाते हैं जो निश्चित समय देरी से दूरी पर वस्तु को मारते हैं।

इस प्रयोग में, जिसमें गार्चिंग में मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट ऑफ क्वांटम ऑप्टिक्स के दो शोधकर्ता शामिल थे, 70 स्त्रीलोक के साथ बिस्मथ की एक 50 नैनोमीटर मोटी फिल्म - एक मादा कांडोसेक 10-15 सेकंड से मेल खाती है - एक टाइटेनियम नीलम की लंबी दालों लेजर (निकट अवरक्त) एक अत्यधिक उत्तेजित अवस्था में लाया गया।

चूंकि लेज़र ऊर्जा सामग्री को पिघलाने के लिए अपर्याप्त है, परमाणु नैनोसेकंड से भी कम समय में अपनी सामान्य स्थिति में लौट आते हैं - एक सेकंड का एक अरबवाँ हिस्सा। डेविड फ्रिट्ज के आसपास के शोधकर्ताओं ने जांच की कि कैसे स्टैनफोर्ड, यूएसए के स्टैनफोर्ड रैखिक त्वरक केंद्र (एसएलएसी) में पल्स सब-पिकोसेकंड पल्स सोर्स (एसपीपीएस) के साथ फिल्म की बमबारी से ठोस राज्य संरचना में उत्तेजना आती है।

लेजर दालों के लिए एक स्टॉपवॉच

ठीक समय में प्रक्रियाओं को फिर से संगठित करने में सक्षम होने के लिए, वैज्ञानिकों को यह जानना चाहिए कि उत्तेजक दालों या एक्स-रे दालों ने सामग्री को कैसे मारा। समस्या यह है कि यद्यपि इन्फ्रारेड लेजर की दाल बिल्कुल और मज़बूती से परिभाषित समय अंतराल में आती है, लेकिन रैखिक त्वरक से एक्स-रे की दालों को इतनी अच्छी तरह से नियंत्रित नहीं किया जा सकता है। इलेक्ट्रो-ऑप्टिक क्रिस्टल की मदद से, दो एमपीक्यू शोधकर्ता, रेइनहार्ड किन्नबर्गर और एड्रियन कैवेलियरी, एक प्रकार की स्टॉपवॉच विकसित करने में सफल रहे, जिसके साथ दालों के सापेक्ष आगमन के समय को आवश्यक सटीकता के साथ निर्धारित किया जा सकता है। प्रदर्शन

रोमांचक लेजर पल्स के उद्भव के तुरंत बाद, ठोस में परमाणुओं के बीच के बंधन कमजोर हो जाते हैं। नतीजतन, परमाणु नाभिक एक संगमरमर की तरह, संतुलन से बाहर हो जाता है, जो एक अवसाद के नीचे से ढलान वाली दीवारों तक उठाया जाता है। जारी (यानी लेजर पल्स के बाद), कोर वापस अवसाद के केंद्र में जाता है, और वहां बसने से पहले - संतुलन में - यह कम बिंदु के आसपास सबसे छोटा कंपन बनाता है। ऊपर उल्लिखित उत्तेजना-क्वेरी तकनीक का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने इन दोलनों की आवृत्ति निर्धारित की। इससे वे परमाणुओं को धारण करने वाली शक्तियों को एक साथ निर्धारित करने में सक्षम थे, जो कि उत्तेजना के बाद बीते हुए समय पर निर्भर करता है।

उपकरण के रूप में FEL का उपयोग करें

सबसे पहले, ठोस शरीर की संभावित सतह का एक समय-निर्भर "मानचित्र" जिसमें से आंतरिक-परमाणु बलों का उदय होता है, का पुनर्निर्माण किया जा सकता है। आश्चर्यजनक रूप से, इस असंतुलित बिस्मथ फिल्म पर प्राप्त परिणामों को केवल एक मामूली बदलाव के साथ समझाया जा सकता है, जो आमतौर पर संभावित है संतुलन की प्रणालियों का वर्णन करता है।

SPPS ने नए फ्री इलेक्ट्रॉन लेजर (FEL) के लिए परीक्षण क्षेत्र के रूप में कार्य किया, जो कि Linac सुसंगत प्रकाश स्रोत (LCLS) है, जिसे अब SLAC पर बनाया जा रहा है। इस अधिक शक्तिशाली स्रोत के साथ, बिस्मथ की तुलना में अधिक जटिल प्रणाली, जो दवा या नवीकरणीय ऊर्जा जैसे अन्य क्षेत्रों में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकती है, का अध्ययन समान तरीके से किया जा सकता है।

इस प्रकार प्रयोग भविष्य में FEL को उपकरण के रूप में कुशलता से उपयोग करने के तरीके पर एक मील का पत्थर दर्शाता है। MPQ और SLAC के शोधकर्ता भौतिकी के इस क्षेत्र में समान रूप से रुचि रखते हैं।

(आईडीडब्ल्यू - क्वांटम ऑप्टिक्स के लिए मैक्स प्लांक इंस्टीट्यूट, 12.02.2007 - डीएलओ)