उन्हें पता चलता है कि प्रकाश से पदार्थ कैसे बनाते हैं

  • 2015

इंपीरियल कॉलेज लंदन के सैद्धांतिक भौतिकविदों ने प्रयोग को डिजाइन किया जो इसे संभव बना देगा।

इंपीरियल कॉलेज लंदन के सैद्धांतिक भौतिकविदों ने एक प्रयोग किया है, जो मौजूदा तकनीक का उपयोग करता है, दो फोटोन की टक्कर से प्रकाश को पदार्थ में परिवर्तित करने के लिए। संभावना को 80 साल पहले प्रमाणित किया गया था, लेकिन अब तक इसे साबित करने के लिए एक प्रयोग डिजाइन करना संभव नहीं था।

इंपीरियल कॉलेज लंदन के भौतिकविदों ने पता लगाया है कि प्रकाश से पदार्थ कैसे बनाया जाता है: एक उपलब्धि जिसे असंभव माना जाता था जब यह 80 साल पहले पहली बार प्रमाणित किया गया था

एक ही दिन में, कई ताबूतों के बाद , इम्पीरियल कॉलेज के ब्लैकेट फिजिक्स प्रयोगशाला के एक छोटे से कार्यालय में , तीन भौतिकविदों ने 1934 में वैज्ञानिकों ब्रेइट और व्हीलर द्वारा शुरू किए गए एक सिद्धांत का शारीरिक परीक्षण करने के लिए एक अपेक्षाकृत सरल तरीका विकसित किया।

ब्रेइट और व्हीलर ने सुझाव दिया कि प्रकाश के दो कणों (फोटॉन) से टकराकर प्रकाश को पदार्थ में परिवर्तित करना संभव हो सकता है, और एक इलेक्ट्रॉन और एक पॉज़िट्रॉन का निर्माण करना है: प्रकाश को पदार्थ में परिवर्तित करने की सबसे सरल विधि जो कभी भी भविष्यवाणी की गई हो। गणना सैद्धांतिक रूप से समझदार साबित हुई, लेकिन ब्रेत और व्हीलर ने कहा कि उन्हें उम्मीद नहीं थी कि कोई भी उनकी भविष्यवाणी को साबित करेगा। यह प्रयोगशाला और पिछले प्रयोगों में कभी नहीं देखा गया है कि इसका परीक्षण करने के लिए बड़े पैमाने पर उच्च-ऊर्जा कणों की आवश्यकता होती है।

संभव व्यावहारिक परीक्षण

जर्नल नेचर फोटोनिक्स में प्रकाशित नए शोध से पहली बार पता चलता है कि कैसे ब्रेइट और व्हीलर के सिद्धांत व्यवहार में साबित हो सकते हैं । यह "फोटोन-फोटोन कोलाइडर", जो प्रकाश को सीधे एक ऐसी तकनीक के माध्यम से पदार्थ में परिवर्तित कर देगा जो पहले से उपलब्ध है, एक नए प्रकार का उच्च ऊर्जा भौतिकी प्रयोग होगा।

यह प्रयोग एक ऐसी प्रक्रिया को फिर से बनाएगा जो ब्रह्मांड के पहले 100 सेकंड में बहुत महत्वपूर्ण थी और यह गामा-रे फट में भी दिखाई देती है, जो ब्रह्मांड में सबसे बड़ा विस्फोट है, और भौतिकी के सबसे बड़े अनसुलझे रहस्यों में से एक है।

वैज्ञानिक फ्यूजन ऊर्जा की समस्याओं की जांच कर रहे थे, जो इससे संबंधित थे, जब उन्होंने महसूस किया कि वे जिस पर काम कर रहे थे, वह ब्रेइट-व्हीलर सिद्धांत पर लागू हो सकता है। जर्मनी के इम्पीरियल का दौरा करने वाले मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर न्यूक्लियर फिजिक्स के एक सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी के सहयोग से अग्रिम हासिल किया गया था।

ब्रेइट-व्हीलर सिद्धांत का प्रदर्शन एक भौतिकी पहेली का निश्चित टुकड़ा प्रदान करेगा जो प्रकाश और पदार्थ के बीच बातचीत के सबसे सरल तरीकों का वर्णन करता है। इलेक्ट्रान और पॉज़िट्रॉन के विलोपन पर 1930 के डिराक सिद्धांत और फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव पर आइंस्टीन के 1905 सहित इस पहेली के अन्य छह टुकड़े नोबेल पुरस्कार विजेता अनुसंधान से संबंधित हैं।

इंपीरियल कॉलेज में भौतिकी विभाग के प्रोफेसर स्टीव रोज़ प्रेस विज्ञप्ति में बताते हैं: “ सभी भौतिकविदों ने स्वीकार किया कि उनका सिद्धांत सही था, ब्रेइट और व्हीलर ने कहा कि उन्हें इसकी उम्मीद नहीं थी कि यह प्रयोगशाला में प्रदर्शित होगा। आज, लगभग 80 साल बाद, हमने साबित किया कि वे गलत थे। हमारे लिए सबसे अधिक आश्चर्य की बात यह थी कि हम यूनाइटेड किंगडम में आज की तकनीक का उपयोग करके सीधे प्रकाश से कैसे पदार्थ बना सकते हैं। जैसा कि हम सिद्धांतवादी हैं, हम ऐसे लोगों के साथ बात कर रहे हैं जो इस ऐतिहासिक प्रयोग को करने के लिए हमारे विचारों का उपयोग कर सकते हैं। ”

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एक चल रहा प्रयोग

वैज्ञानिकों ने जो टकराने वाला प्रयोग किया है, उसमें दो मुख्य चरण शामिल हैं। सबसे पहले, वैज्ञानिक प्रकाश की गति के ठीक नीचे इलेक्ट्रॉनों को गति देने के लिए एक अत्यंत शक्तिशाली उच्च तीव्रता वाले लेजर का उपयोग करेंगे।

तब वे इन इलेक्ट्रॉनों को दृश्य प्रकाश की तुलना में एक अरब गुना अधिक ऊर्जावान बनाने के लिए सोने की प्लेट पर इन इलेक्ट्रॉनों को आग लगा देंगे।

प्रयोग के अगले चरण में एक छोटा सोने का कैप्सूल शामिल है, जिसे होल्ह्रूम कहा जाता है (जर्मन में "खाली कमरा")। वैज्ञानिक इस सोने के बर्तन की आंतरिक सतह पर एक उच्च-ऊर्जा वाले लेजर को आग लगा देंगे, जिससे एक थर्मल विकिरण क्षेत्र बनाया जाएगा, जो तारों द्वारा उत्सर्जित प्रकाश के समान प्रकाश उत्पन्न करेगा।

फिर वे कैप्सूल के केंद्र के माध्यम से प्रयोग के पहले चरण के फोटोन बीम को निर्देशित करेंगे, जिससे दोनों स्रोतों के फोटॉन टकराएंगे और इलेक्ट्रॉनों और पॉज़िट्रॉन का निर्माण करेंगे। फिर जब वे कैप्सूल छोड़ते हैं तो इलेक्ट्रॉनों और पॉज़िट्रॉन के गठन का पता लगाना संभव होगा।

लीड शोधकर्ता ओलिवर पाइक, जो वर्तमान में प्लाज्मा भौतिकी में डॉक्टरेट पूरा कर रहे हैं, कहते हैं: “हालांकि सिद्धांत वैचारिक रूप से सरल है, लेकिन प्रयोगात्मक रूप से सत्यापित करना बहुत मुश्किल है। हम बहुत तेजी से कोलाइडर के लिए विचार विकसित करने में सक्षम थे, लेकिन हम जो प्रायोगिक डिजाइन प्रस्तावित करते हैं उसे सापेक्ष आसानी से और उच्च तकनीक के साथ किया जा सकता है। ”

“फ्यूजन एनर्जी रिसर्च में उनकी पारंपरिक भूमिका के बाहर होहल्रम्स अनुप्रयोगों के बारे में सोचने के कुछ ही घंटों के साथ, हम यह जानकर चकित थे कि इसने फोटॉन कोलाइडर के निर्माण के लिए सही परिस्थितियाँ प्रदान कीं। प्रयोग को पूरा करने और पूरा करने की दौड़ चल रही है! ”

अनुसंधान इंजीनियरिंग और भौतिक विज्ञान अनुसंधान परिषद (EPSRC), जॉन एडम्स इंस्टीट्यूट फॉर एक्सेलेरेटर साइंस, और परमाणु आयुध प्रतिष्ठान (AWE) द्वारा वित्त पोषित किया गया था, वे सभी यूनाइटेड किंगडम में थे, और इसे अंदर किया गया था। जर्मनी से मैक्स-प्लैंक -इंस्टीट्यूट फर कर्नफिसिक के साथ सहयोग।

ग्रंथ सूची संदर्भ :

ओजे पाइक, एफ। मैकेंरोथ, ईजी हिल, एसजे रोज। एक फोटॉन - एक निर्वात होहलराम में फोटॉन कोलाइडर। नेचर फोटोनिक्स (2014)। डीओआई: १०.१०३38 / nphoton। २०१४.९ ५

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