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Wednesday, June 16, 2021

अल्ट्राफास्ट इंट्रा-एटम इलेक्ट्रॉन मोशन ट्रैक का उपयोग करते हुए सिंक्रोट्रॉन विकिरण

एनिमेटेड चित्रण एटम

कलाकारों की गति की अवधारणा।

जापान में वैज्ञानिकों ने देखा है, और एक एक्सनॉन के अंदर इलेक्ट्रॉन आंदोलन के पराबैंगनी गति के साथ हस्तक्षेप किया है परमाणु सिंक्रोट्रॉन विकिरण में लघु प्रकाश तरंगों के सुसंगत जोड़े का उपयोग करना। क्सीनन, जिसमें कुल 54 इलेक्ट्रॉनों वाले पांच नेस्टेड शेल से घिरे एक नाभिक होता है, का उपयोग फ्लैश लैंप में किया जाता है, और यह उज्ज्वल और तेज जलता है। ल्यूमिनेसेंट इलेक्ट्रॉन एक सेकंड के एक अरबवें हिस्से के समय के पैमाने पर वहां जाते हैं। हालांकि तेजी से इलेक्ट्रॉन की गति वैज्ञानिकों द्वारा मनाए गए की तुलना में परिमाण के छह आदेश हैं। इंस्टीट्यूट फॉर मॉलिक्यूलर साइंस में सिंक्रोट्रॉन सुविधा का उपयोग करते हुए, उन्होंने बाहरी शेल से एक आंतरिक शेल तक छोड़ने से ऊर्जा को शिथिल करने के लिए इलेक्ट्रॉन आंदोलन को ट्रैक किया। यह प्रक्रिया फेमटोसेकंड के एक समय के अंतराल पर होती है, या एक सेकंड के एक मिलियनवें हिस्से के दस लाखवें हिस्से में होती है। एक फेमटोसेकंड एक दूसरे के रूप में है लगभग 32 मिलियन वर्षों तक है। शोधकर्ताओं के अनुसार, ऐसी अल्ट्राफास्ट प्रक्रियाओं को देखने और नियंत्रित करने की क्षमता अगली पीढ़ी के प्रयोगों और अनुप्रयोगों के लिए द्वार खोल सकती है।

परिणाम आज (17 मार्च, 2021) में प्रकाशित हुए थे शारीरिक समीक्षा पत्र

अंडरकूटर्स द्वारा सिंक्रोट्रॉन विकिरण पीढ़ी के योजनाबद्ध आरेख

अंजीर। 1. (ए) अनड्यूलेटर द्वारा सिंक्रोट्रॉन विकिरण पीढ़ी के योजनाबद्ध आरेख। इलेक्ट्रॉन दालों के स्थानिक चौड़ीकरण द्वारा विकिरण दालों की समय चौड़ाई निर्धारित की जाती है। (b) विकिरण नाड़ी में व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉनों द्वारा उत्सर्जित कई छोटी तरंगें (वेव पैकेट) होती हैं। वर्तमान अध्ययन में, लहर पैकेट के जोड़े उत्पन्न करने के लिए श्रृंखला में दो undulators की व्यवस्था की जाती है। प्रत्येक लहर पैकेट 2 फेमटोसेकंड में केवल 10 बार दोलन करता है। दो पैकेट के बीच एक चुंबक के साथ इलेक्ट्रॉन गुच्छों को अलग करके तरंग पैकेट जोड़े के समय अंतराल को समायोजित किया जाता है। साभार: NINS / IMS

“परमाणु परमाणुओं और अणुओं में उनके प्राकृतिक समय के पैमाने पर परमाणुओं और अणुओं में इलेक्ट्रॉनिक गति को नियंत्रित करना और जांचना – जो कि एक फेमटोसेकंड का एक-हज़ारवां हिस्सा है – परमाणु भौतिकी और एटोसोकोंड भौतिकी में सीमाओं में से एक है,” पेपर लेखक तात्सुओ कानेयासु ने कहा। SAGA लाइट सोर्स, जापान में क्यूशू सिंक्रोट्रॉन लाइट रिसर्च सेंटर। “इस अध्ययन में, हमने दिखाया कि परमाणुओं और अणुओं में पराबैंगनी प्रक्रियाओं को विकिरण तरंग पैकेट की अल्ट्राशॉर्ट संपत्ति का उपयोग करके ट्रैक किया जा सकता है।”

लेज़र तकनीक में हालिया प्रगति हमें अल्ट्राक्विक, या अल्ट्राशॉर्ट, डबल लाइट दालों का उत्पादन करने में सक्षम बनाती है जो उप-परमाणु प्रक्रियाओं के साथ बातचीत कर सकते हैं। प्रत्येक नाड़ी के बीच के समय को ठीक करके इस हस्तक्षेप को नियंत्रित किया जा सकता है। नाड़ी इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करती है, जिसकी गति को इलेक्ट्रॉन तरंग पैकेट कहा जाता है। कानेयासु और उनकी टीम ने सिंक्रोट्रॉन विकिरण का उपयोग करके इस तकनीक को हासिल किया है, जो लेजर के मुकाबले उच्च ऊर्जा फोटॉनों को उत्पन्न करने में एक बड़ा फायदा है।

“विधि, जिसे ‘वेव पैकेट इंटरफेरोमेट्री’ कहा जाता है, अब अध्ययन और पदार्थ की क्वांटम गतिकी में हेरफेर करने का एक बुनियादी साधन है,” कान्यसु ने कहा। “इस अध्ययन में, एक वेनॉन परमाणु में कुछ इलेक्ट्रॉनिक राज्यों को सुपरपोज़ करके इलेक्ट्रॉन तरंग पैकेट का उत्पादन किया गया था।”

टेम्पोरल प्रोफाइल

अंजीर। 2. शीर्ष पैनल तरंग पैकेट जोड़े के बदलते समय अंतराल के साथ मापा गया क्सीनन परमाणुओं के आंतरिक खोल उत्साहित राज्यों से प्रतिदीप्ति तीव्रता को दर्शाता है। निचले पैनल शीर्ष पैनल में ए और बी के पदों पर आवर्धित दृश्य दिखाते हैं। 63 पैकेटों की अवधि के साथ उतार-चढ़ाव तरंग पैकेट जोड़े द्वारा उत्साहित क्वांटम राज्यों के बीच हस्तक्षेप प्रभाव के कारण मनाया जाता है। जैसे ही एक जोड़ी में दो तरंग पैकेट के बीच समय अंतराल बढ़ता है, आंतरिक खोल उत्साहित राज्यों के इलेक्ट्रॉनिक विश्राम के कारण उतार-चढ़ाव का आयाम बढ़ जाता है। साभार: NINS / IMS

बहुत पसंद है कि कैसे दो ओवरलैपिंग बीम एक व्यक्तिगत रूप से देता है की तुलना में अधिक तीव्र प्रकाश का उत्पादन कर सकते हैं, दो अतिव्यापी इलेक्ट्रॉन तरंग पैकेट क्वांटम प्रभाव पैदा करते हैं।

“अंतिम लक्ष्य तत्वों की एक विस्तृत श्रृंखला के अल्ट्राफास्ट इलेक्ट्रॉनिक गति को नियंत्रित और जांच रहा है, न केवल गैस-चरण परमाणुओं और अणुओं में, बल्कि संघनित मामलों में भी,” कान्यसु ने कहा। “सिंक्रोट्रॉन विकिरण की यह नई क्षमता न केवल वैज्ञानिकों को परमाणु और आणविक प्रक्रियाओं में अल्ट्राफास्ट घटना का अध्ययन करने में मदद करती है, बल्कि भविष्य में कार्यात्मक सामग्री और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के विकास में नए अनुप्रयोगों को खोल सकती है।”

संदर्भ: टी। कानेयासु, वाई। हिकोसाका, एम। फुजिमोटो, एच। इवेमा और एम। कटोह द्वारा “इलेक्ट्रॉन वेव पैकेट हस्तक्षेप, एटॉन-इनर-शेल उत्तेजना”, 17 मार्च 2021, शारीरिक समीक्षा पत्र
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.126.113202

सह-लेखकों में वाई। हिकोसाका, इंस्टीट्यूट ऑफ लिबरल आर्ट्स एंड साइंसेज, यूनिवर्सिटी ऑफ़ टोयामा; और एम। फुजिमोटो, एच। इवेमा और एम। कटोह, इंस्टीट्यूट फॉर आणविक विज्ञान। Fujimoto और Iwayama, एडवांस्ड स्टडीज़ के लिए ग्रेजुएट यूनिवर्सिटी से भी संबद्ध हैं। काटोह भी हिरोशिमा सिंक्रोट्रॉन विकिरण केंद्र, हिरोशिमा विश्वविद्यालय से संबद्ध है।

नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ नेचुरल साइंसेज के फ्रंटियर फोटोनिक साइंसेज प्रोजेक्ट और विज्ञान के संवर्धन के लिए जापान सोसायटी ने इस काम के लिए धन दिया।

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