नेब्रास्का-लिंकन विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं की एक टीम हाल ही में आयोजित एक प्रयोग जहां वे प्लाज्मा इलेक्ट्रॉनों को प्रकाश की गति के करीब लाने में सक्षम थे। यह 'ऑप्टिकल रॉकेट', जिसने इलेक्ट्रॉनों को एक पारंपरिक रॉकेट द्वारा उत्पन्न बल से एक ट्रिलियन-ट्रिलियन गुना अधिक बल पर धकेल दिया, अंतरिक्ष यात्रा से लेकर कंप्यूटिंग और नैनो टेक्नोलॉजी तक हर चीज के लिए गंभीर प्रभाव हो सकता है।
जब अंतरिक्ष अन्वेषण और वैज्ञानिक अनुसंधान के भविष्य की बात आती है, तो यह स्पष्ट है कि प्रकाश एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगा। एक ओर, अंतरिक्ष एजेंसियां 'ऑप्टिकल संचार' की जांच कर रही हैं - लेज़रों का उपयोग करके सूचना भेजना - डेटा की बढ़ती मात्रा को संभालने के लिए मिशन एकत्र करेगा और पृथ्वी पर भेजेगा। दूसरी ओर, शोधकर्ता और इंजीनियर पदार्थ और ऑप्टिकल कंप्यूटर के सूक्ष्म जोड़तोड़ करने के लिए लेज़रों की तलाश कर रहे हैं।
हालांकि, इस प्रकार के अनुप्रयोगों के साथ मुख्य चुनौतियों में से एक शामिल उपकरणों का आकार रहा है। यह जो नीचे आता है वह यह है कि पारंपरिक, उच्च-ऊर्जा लेज़र आमतौर पर बड़े और महंगे होते हैं। जैसे, प्रक्रिया को स्केल-डाउन करने की क्षमता जहां कणों को तेज करने के लिए प्रकाश का उपयोग किया जाता है, न केवल शोधकर्ताओं के लिए वरदान होगा, इससे अनगिनत नए अनुप्रयोग भी हो सकते हैं।
नेब्रास्का-लिंकन विश्वविद्यालय में एक्सट्रीम लाइट लेबोरेटरी में लेज़रों में से एक, जहाँ हाल ही में एक प्रयोग ने इलेक्ट्रॉनों को प्रकाश की गति के करीब पहुँचाया। क्रेडिट: नेब्रास्का-लिंकन विश्वविद्यालय
यह वही है जो UNL की टीम है चरम प्रकाश प्रयोगशाला (ईएलएल) ने प्रयोगशाला के डायोकल्स लेजर का उपयोग किया। यह एक्स-रे लेजर, जो सूर्य की तुलना में दस मिलियन गुना तेज है, का उपयोग प्लाज्मा इलेक्ट्रॉनों पर तेजी से लेजर दालों को केंद्रित करने के लिए किया गया था - एक प्रक्रिया जिसे वेकफील्ड त्वरण (या इलेक्ट्रॉन त्वरण) के रूप में जाना जाता है। अध्ययन जो उनके निष्कर्षों का वर्णन करता है हाल ही में दिखाई दियाशारीरिक समीक्षा पत्र।
आमतौर पर, प्रकाश जहां कहीं भी परावर्तित, बिखरा हुआ या अवशोषित होता है, वहां एक छोटा सा बल लगाता है। जबकि बल बहुत छोटा है, इसका संचयी प्रभाव तब हो सकता है जब इसे ठीक से और लगातार केंद्रित किया जाए। प्रयोग के दौरान, टीम ने पाया कि प्रकाश दालों के कारण प्लाज्मा में इलेक्ट्रॉनों को दालों के मार्ग से बाहर धकेल दिया जाता है, जिससे प्लाज्मा तरंगें पैदा होती हैं।
इलेक्ट्रॉनों ने इन 'वेकफील्ड तरंगों' से अतिरिक्त त्वरण भी उठाया, जो उन्हें अति-सापेक्ष गति (यानी प्रकाश की गति के करीब) तक ले आया। एक्सट्रीम लाइट लेबोरेटरी के निदेशक डोनाल्ड उमस्टैटर ने नेब्रास्का टुडे में समझाया प्रेस विज्ञप्ति :
'तीव्र प्रकाश का यह नया और अनूठा अनुप्रयोग कॉम्पैक्ट इलेक्ट्रॉन त्वरक के प्रदर्शन में सुधार कर सकता है। लेकिन हमारे परिणामों का नया और अधिक सामान्य वैज्ञानिक पहलू यह है कि प्रकाश के बल के प्रयोग से पदार्थ का प्रत्यक्ष त्वरण होता है।'
यूएनएल अध्ययन के प्रमुख शोधकर्ता ग्रिगोरी गोलोविन, ईएलएल के डायोकल्स लेजर के ऊपर खड़े हैं। क्रेडिट: यूएनएल/ईएलएल
इस नए प्रयोग ने वेकफील्ड त्वरण के प्रारंभिक चरण को नियंत्रित करने की क्षमता को प्रभावी ढंग से प्रदर्शित किया, जो कॉम्पैक्ट इलेक्ट्रॉन त्वरक के प्रदर्शन में सुधार कर सकता है। यह इस मायने में महत्वपूर्ण था कि इसके कई अनुप्रयोग हैं जो पहले संभव नहीं थे, पारंपरिक इलेक्ट्रॉन त्वरक के विशाल आकार के कारण।
ऐसा ही एक अनुप्रयोग 'ऑप्टिकल ट्वीज़र' के रूप में जाना जाता है, एक ऐसी प्रक्रिया जिसमें सूक्ष्म वस्तुओं में हेरफेर करने के लिए प्रकाश का उपयोग किया जाता है। एक अन्य संभावित अनुप्रयोग अवधारणा है जिसे 'लाइट सेल' (उर्फ सौर या फोटॉन सेल) के रूप में जाना जाता है, अंतरिक्ष प्रणोदन की एक विधि जहां एक केंद्रित लेजर बीम का उपयोग अविश्वसनीय गति के लिए एक प्रतिबिंबित सेल को तेज करने के लिए किया जाता है।
ऐसा ही एक उदाहरण है निर्णायक स्टारशॉट , एक प्रस्तावित अंतरिक्ष यान द्वारा विकसित किया जा रहा है निर्णायक पहल - रूसी अरबपति यूरी मिलनर द्वारा स्थापित एक गैर-लाभकारी संगठन। एक नैनोक्राफ्ट को एक दर्शनीय स्थल द्वारा खींचा जा रहा है, यह अंतरिक्ष यान केंद्रित लेज़रों पर निर्भर करेगा ताकि इसे सापेक्ष गति (प्रकाश की गति का 20%) तक बढ़ाया जा सके। इस वेग से, शिल्प केवल 20 वर्षों में अल्फा सेंटौरी की यात्रा करने में सक्षम होगा और वहां किसी भी एक्सोप्लैनेट की छवियों को वापस भेज सकता है (सहित) अगला बी )
इस बीच, इस प्रयोग से कण भौतिकविदों के लिए कुछ गंभीर शोध के अवसर खुलने की संभावना है। अध्ययन का नेतृत्व नेब्रास्का-लिंकन विश्वविद्यालय (यूएनएल) एक्सट्रीम लाइट लेबोरेटरी (ईएलएल) के एक पोस्टडॉक शोधकर्ता ग्रिगोरॉय गोलोविन ने किया था, और इसमें ईएलएल और शंघाई जिओ टोंग विश्वविद्यालय के कई वैज्ञानिक शामिल थे।
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