1905 में अल्बर्ट आइंस्टीन ने क्वांटम सिद्धांत और सापेक्षता पर चार महत्वपूर्ण शोधपत्र लिखे। इसे आइंस्टीन के एनस मिराबिलिस या अद्भुत वर्ष के रूप में जाना जाने लगा। एक ब्राउनियन गति पर था, एक ने उसे 1921 में नोबेल पुरस्कार दिलाया, और एक ने विशेष सापेक्षता की नींव को रेखांकित किया। लेकिन यह आइंस्टीन का 1905 का आखिरी पेपर है जो सबसे अप्रत्याशित है।
कागज है सिर्फ दो पेज लंबा, और यह बताता है कि कैसे विशेष सापेक्षता रेडियोधर्मी क्षय के एक अजीब पहलू की व्याख्या कर सकती है। जैसा कि मैरी क्यूरी ने सबसे प्रसिद्ध रूप से प्रदर्शित किया है, रेडियम लवण जैसी कुछ सामग्री सरल रसायन विज्ञान की तुलना में बहुत अधिक ऊर्जा वाले कणों का उत्सर्जन कर सकती है। अतिरिक्त ऊर्जा के बारे में अनुमान लगाया गया आइंस्टीन का छोटा पेपर परमाणु कणों के द्रव्यमान के नुकसान से संतुलित हो सकता है। इस विचार ने अंततः आइंस्टीन के सबसे प्रसिद्ध समीकरण, E = mc . को जन्म दिया2.
पियरे और मैरी क्यूरी अपनी प्रयोगशाला में। 1904, लेखक अज्ञात।
इस समीकरण का अक्सर यह अर्थ लिया जाता है कि पदार्थ और ऊर्जा एक ही सिक्के के दो पहलू हैं। इसका वास्तव में मतलब है कि किसी वस्तु का स्पष्ट द्रव्यमान और ऊर्जा एक पर्यवेक्षक की सापेक्ष गति पर निर्भर करती है, और इस वजह से, दोनों अंतरिक्ष और समय के बीच संबंध के समान परस्पर जुड़े हुए हैं। लेकिन इस संबंध का एक परिणाम यह है कि सही परिस्थितियों में वस्तुओं को द्रव्यमान के नुकसान के माध्यम से ऊर्जा का उत्पादन करने में सक्षम होना चाहिए।
अब हम जानते हैं कि रेडियोधर्मी क्षय में ऐसा ही होता है। प्रभाव यह भी है कि तारे परमाणु संलयन के माध्यम से अपने कोर में ऊर्जा कैसे बनाते हैं। निःसंदेह यदि पदार्थ ऊर्जा बन सकता है, तो ऊर्जा का भी द्रव्य बनना संभव होना चाहिए। यह चाल थोड़ी अधिक कठिन है, और इसे खींचने के लिए कण त्वरक लगे। इन दिनों हम हर समय ऐसा करते हैं। कणों को प्रकाश की गति के लगभग तेज करें और उन्हें एक साथ पटकें। कणों का बड़ा स्पष्ट द्रव्यमान जबरदस्त ऊर्जा छोड़ता है, और उस ऊर्जा का कुछ हिस्सा वापस कणों में बदल जाता है। आधुनिक कण भौतिकी के सभी अपने इतिहास का पता आइंस्टीन के दो-पृष्ठ के पेपर में लगा सकते हैं।
दो गामा-किरण फोटॉन पदार्थ बन सकते हैं। साभार: मैथ्यू मिशेल लोबेट
लेकिन भौतिकी के नियम केवल यह नहीं कहते हैं कि आप पदार्थ से ऊर्जा बना सकते हैं और इसके विपरीत, यह निर्मित पदार्थ और ऊर्जा की प्रकृति पर विशिष्ट प्रतिबंध लगाता है। इसका सबसे सरल उदाहरण इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन विनाश है। ऐसा तब होता है जब एक इलेक्ट्रॉन अपने एंटीमैटर ट्विन से टकराता है। दो कणों का द्रव्यमान समान होता है, लेकिन विपरीत आवेश होता है, इसलिए जब वे टकराते हैं तो वे दो उच्च-ऊर्जा फोटॉन का उत्पादन करते हैं। इलेक्ट्रॉन और पॉज़िट्रॉन का द्रव्यमान पूरी तरह से ऊर्जा में बदल जाता है। यह प्रयोग पहली बार 1930 के दशक में प्रस्तावित किया गया था, लेकिन यह 1970 तक नहीं किया गया था।
यदि आप पदार्थ को पूरी तरह से ऊर्जा में परिवर्तित कर सकते हैं, तो आपको इसके विपरीत करने में सक्षम होना चाहिए। इसे ब्रेइट-व्हीलर प्रक्रिया के रूप में जाना जाता है और इसमें इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़ी बनाने के लिए दो फोटॉनों को टकराना शामिल है। जबकि हमने कई बार पदार्थ बनाने के लिए प्रकाश का उपयोग किया है, दो फोटॉन को सीधे पदार्थ में परिवर्तित करना बहुत मुश्किल है। लेकिन एक हालिया प्रयोग से पता चलता है कि यह किया जा सकता है।
टीम ने रिलेटिविस्टिक हेवी आयन कोलाइडर (आरएचआईसी) के डेटा का इस्तेमाल किया और 6,000 से अधिक घटनाओं को देखा, जिन्होंने इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़े बनाए। उन्होंने केवल एक दूसरे पर दो लेज़रों को बीम नहीं किया, बल्कि फोटॉन के तीव्र विस्फोटों को बनाने के लिए उच्च-ऊर्जा कण टकराव का उपयोग किया। कुछ मामलों में, ये फोटॉन इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़ी बनाने के लिए टकराए। डेटा से, वे दिखा सकते हैं कि एक जोड़ा सीधे प्रकाश से कब बनाया गया था।
चूंकि ये जोड़ी प्रोडक्शंस तीव्र चुंबकीय क्षेत्र में हुए थे, इसलिए टीम ने एक और दिलचस्प प्रभाव का भी प्रदर्शन किया जिसे वैक्यूम बायरफ्रींग के रूप में जाना जाता है। सामान्य द्विभाजन तब होता है जब प्रकाश अलग-अलग ध्रुवीकरण के दो बीमों में विभाजित हो जाता है। यह प्रभाव स्वाभाविक रूप से सामग्री जैसे में होता है आइसलैंड स्पर। निर्वात द्विभाजन के साथ, एक तीव्र चुंबकीय क्षेत्र से गुजरने वाला प्रकाश दो ध्रुवीकरणों में विभाजित हो जाता है, प्रत्येक ध्रुवीकरण थोड़ा अलग पथ लेता है। यदि आप इसके बारे में सोचते हैं तो यह एक अद्भुत प्रभाव है क्योंकि इसका मतलब है कि आप केवल एक चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करके निर्वात में प्रकाश का मार्ग बदल सकते हैं। न्यूट्रॉन तारे से आने वाले प्रकाश में निर्वात द्विभाजन देखा गया है, लेकिन यह पहली बार प्रयोगशाला में देखा गया है।
संदर्भ:आइंस्टीन, अल्बर्ट। ' क्या किसी पिंड की जड़ता उसकी ऊर्जा सामग्री पर निर्भर करती है? 'भौतिकी के इतिहास323.13 (1905): 639-641।
संदर्भ:सोडिकसन, एल।, एट अल। ' पॉज़िट्रॉन का एकल-क्वांटम विनाश । 'शारीरिक समीक्षा124.6 (1961): 1851.
संदर्भ:ब्रेइट, ग्रेगरी और जॉन ए व्हीलर। ' दो प्रकाश क्वांटा का टकराव । 'शारीरिक समीक्षा46.12 (1934): 1087.
संदर्भ:एडम, जारोस्लाव, एट अल। ' ई . का मापन+और?रैखिक रूप से ध्रुवीकृत फोटॉन टकराव से गति और कोणीय वितरण । 'शारीरिक समीक्षा पत्र127.5 (2021): 052302।