एकल बिंदु जैसे स्रोत के लिए भंवर कोरोनग्राफ की गणना तीव्रता। छवि क्रेडिट: ग्रोवर स्वार्ट्जलैंडर। बड़ा करने के लिए क्लिक करें
'कुछ लोग कहते हैं कि मैं अंधेरे का अध्ययन करता हूं, प्रकाशिकी का नहीं,' ग्रोवर स्वार्ट्जलैंडर मजाक करता है।
लेकिन यह एक प्रकार का अंधेरा है जो खगोलविदों को प्रकाश देखने की अनुमति देगा।
यूनिवर्सिटी ऑफ एरिजोना कॉलेज ऑफ ऑप्टिकल साइंसेज में एक एसोसिएट प्रोफेसर स्वार्ट्जलैंडर ऐसे उपकरण विकसित कर रहे हैं जो चमकदार तारों की रोशनी को रोकते हैं, जिससे खगोलविदों को पास के सौर मंडल में ग्रहों का अध्ययन करने की अनुमति मिलती है।
उपकरण ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी के लिए भी मूल्यवान साबित हो सकते हैं और कैमरे और इमेजिंग सिस्टम को चकाचौंध से बचाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।
इस तकनीक का मूल एक 'ऑप्टिकल भंवर मुखौटा' है - एक पतली, छोटी, पारदर्शी कांच की चिप जिसे एक सर्पिल सीढ़ी के समान पैटर्न में चरणों की एक श्रृंखला के साथ उकेरा गया है।
जब प्रकाश मास्क को बंद कर देता है, तो यह पतली परतों की तुलना में मोटी परतों में अधिक धीमा हो जाता है। आखिरकार, प्रकाश विभाजित हो जाता है और चरण स्थानांतरित हो जाता है, इसलिए कुछ तरंगें अन्य के साथ 180 डिग्री चरण से बाहर होती हैं। प्रकाश एक तूफान में हवा की तरह मुखौटा के माध्यम से घूमता है। जब यह इस ऑप्टिकल ट्विस्टर की 'आंख' तक पहुंचता है, तो प्रकाश तरंगें जो चरण से 180 डिग्री बाहर होती हैं, एक दूसरे को रद्द कर देती हैं, जिससे पूरी तरह से गहरा केंद्रीय कोर निकल जाता है।
स्वार्ट्जलैंडर का कहना है कि यह एक बोल्ट के धागों के बाद प्रकाश की तरह है। ऑप्टिकल 'बोल्ट' की पिच - दो आसन्न धागों के बीच की दूरी - महत्वपूर्ण है। 'हम कुछ विशेष बना रहे हैं जहां पिच को प्रकाश की एक तरंग दैर्ध्य के चरण में बदलाव के अनुरूप होना चाहिए,' उन्होंने समझाया। 'हम जो चाहते हैं वह एक मुखौटा है जो आने वाली रोशनी के इस विमान, या शीट को अनिवार्य रूप से काटता है और इसे निरंतर पेचदार बीम में घुमाता है।'
'हमने हाल ही में जो पाया है वह सैद्धांतिक दृष्टिकोण से अद्भुत है,' उन्होंने कहा।
'गणितीय रूप से, यह सुंदर है।'
ऑप्टिकल भंवर एक नया विचार नहीं है, स्वार्ट्जलैंडर ने नोट किया। लेकिन 1990 के दशक के मध्य तक वैज्ञानिक इसके पीछे की भौतिकी का अध्ययन करने में सक्षम नहीं थे। तभी कंप्यूटर जनित होलोग्राम और उच्च-सटीक लिथोग्राफी में प्रगति ने इस तरह के शोध को संभव बनाया।
स्वार्ट्जलैंडर और उनके स्नातक छात्रों, ग्रेगरी फू और डेविड पलासियोस ने हाल ही में मीडिया का ध्यान आकर्षित किया जब 'ऑप्टिक्स लेटर्स' ने अपने लेख को प्रकाशित किया कि कैसे शक्तिशाली दूरबीनों पर ऑप्टिकल भंवर मास्क का उपयोग किया जा सकता है। मास्क का उपयोग स्टारलाइट को अवरुद्ध करने के लिए किया जा सकता है और खगोलविदों को तारे की परिक्रमा करने वाले 10-बिलियन-गुना-मंद ग्रह से सीधे प्रकाश का पता लगाने की अनुमति देता है।
यह 'ऑप्टिकल भंवर कोरोनोग्राफ' के साथ किया जा सकता है। एक पारंपरिक कोरोनोग्राफ में, किसी तारे के प्रकाश को अवरुद्ध करने के लिए एक अपारदर्शी डिस्क का उपयोग किया जाता है। लेकिन खगोलविद जो चमकीले सितारों के पास बेहोश ग्रहों की खोज कर रहे हैं, वे पारंपरिक कोरोनोग्राफ का उपयोग नहीं कर सकते हैं क्योंकि स्टारलाइट से चकाचौंध ग्रह से परावर्तित होने वाली डिस्क के चारों ओर फैलती है।
'तारे से विवर्तित प्रकाश की कोई भी छोटी मात्रा अभी भी ग्रह से संकेत को अभिभूत करने वाली है,' स्वार्ट्जलैंडर ने समझाया। 'लेकिन अगर भंवर मुखौटा का सर्पिल तारे के केंद्र के साथ मेल खाता है, तो मुखौटा एक ब्लैक होल बनाता है जहां कोई बिखरी हुई रोशनी नहीं होती है, और आप किसी भी ग्रह को किनारे पर देखेंगे।'
यूए टीम, जिसमें यूए के लूनर एंड प्लैनेटरी लैब से एरिक क्रिस्टेंसन भी शामिल थे, ने दो साल पहले स्टीवर्ड ऑब्जर्वेटरी के 60-इंच माउंट लेमन टेलीस्कोप पर एक प्रोटोटाइप ऑप्टिकल भंवर कोरोनोग्राफ का प्रदर्शन किया था। वे हमारे सौर मंडल के बाहर ग्रहों की खोज नहीं कर सके क्योंकि 60 इंच का टेलीस्कोप अनुकूली प्रकाशिकी से लैस नहीं है जो वायुमंडलीय अशांति को ठीक करता है।
इसके बजाय, टीम ने शनि और उसके छल्लों की तस्वीरें लीं ताकि यह प्रदर्शित किया जा सके कि टेलीस्कोप के मौजूदा कैमरा सिस्टम के साथ इस तरह के मास्क का कितनी आसानी से उपयोग किया जा सकता है। परीक्षण से एक तस्वीर स्वार्ट्जलैंडर की वेबसाइट http://www.u.arizona.edu/~grovers पर ऑनलाइन है।
ऑप्टिकल भंवर कोरोनाग्राफ भविष्य के अंतरिक्ष दूरबीनों के लिए मूल्यवान हो सकते हैं, जैसे नासा के स्थलीय ग्रह खोजक (टीपीएफ) और यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी के डार्विन मिशन, स्वार्ट्जलैंडर ने नोट किया। टीपीएफ मिशन दूर के सौर मंडल के रहने योग्य क्षेत्रों में पृथ्वी के आकार, तापमान और ग्रहों के स्थान को मापने के लिए अंतरिक्ष-आधारित दूरबीनों का उपयोग करेगा।
'हम एक बेहतर मुखौटा बनाने के लिए अनुदान के लिए आवेदन कर रहे हैं - वास्तव में बेहतर गुणवत्ता वाले प्रकाशिकी प्राप्त करने के लिए इस चीज़ को रैंप करने के लिए, स्वार्टज़लैंडर ने कहा। 'हम इसे अब लेज़र बीम के लिए लैब में प्रदर्शित कर सकते हैं, लेकिन टेलीस्कोप के लिए जो आवश्यक है, उसके करीब जाने के लिए हमें वास्तव में अच्छी गुणवत्ता वाले मास्क की आवश्यकता है।'
उन्होंने कहा कि बड़ी चुनौती मुखौटा को उकेरने का एक तरीका विकसित कर रही है ताकि इसके मूल में 'प्रकाश का एक बड़ा मोटा शून्य' हो।
स्वार्ट्जलैंडर और उनके स्नातक छात्र वांछित ऑप्टिकल तरंग दैर्ध्य पर पेचदार मास्क के लिए उचित पिच निर्धारित करने के लिए संख्यात्मक सिमुलेशन कर रहे हैं। स्वार्ट्जलैंडर ने एक मास्क के लिए पेटेंट दायर किया है जो एक से अधिक तरंग दैर्ध्य, या प्रकाश के रंग को कवर करता है।
यू.एस. आर्मी रिसर्च ऑफिस और स्टेट ऑफ एरिजोना प्रस्ताव 301 फंड इस शोध का समर्थन करते हैं।
सेना अनुसंधान कार्यालय बुनियादी ऑप्टिकल विज्ञान अनुसंधान को निधि देता है, हालांकि स्वार्ट्जलैंडर के काम में व्यावहारिक रक्षा अनुप्रयोग भी हैं।
जैविक ऊतकों के बीच अंतर को बढ़ाने के लिए माइक्रोस्कोपी में ऑप्टिकल भंवर मास्क का भी उपयोग किया जा सकता है।
मूल स्रोत: यूए न्यूज रिलीज