लेजर तकनीक का उपयोग करके आणविक आयन-इलेक्ट्रॉन टकरावों की घूर्णी शीतलन को मापा गया

जब यह ठंडे स्थान में मुक्त होता है, तो अणु अपने घूर्णन को धीमा करके और क्वांटम संक्रमणों में घूर्णी ऊर्जा खोकर स्वचालित रूप से ठंडा हो जाएगा। भौतिकविदों ने दिखाया है कि आसपास के कणों के साथ अणुओं के टकराव से इस घूर्णी शीतलन प्रक्रिया को तेज, धीमा या उलटा भी किया जा सकता है। .googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
जर्मनी में मैक्स-प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर न्यूक्लियर फिजिक्स और कोलंबिया एस्ट्रोफिजिकल लेबोरेटरी के शोधकर्ताओं ने हाल ही में अणुओं और इलेक्ट्रॉनों के बीच टकराव के कारण होने वाली क्वांटम संक्रमण दर को मापने के उद्देश्य से एक प्रयोग किया। फिजिकल रिव्यू लेटर्स में प्रकाशित उनके निष्कर्ष, पहला प्रयोगात्मक साक्ष्य प्रदान करते हैं इस अनुपात का, जिसका अनुमान पहले केवल सैद्धांतिक रूप से लगाया गया था।
अध्ययन करने वाले शोधकर्ताओं में से एक, एबेल कालोसी ने Phys.org को बताया, "जब इलेक्ट्रॉन और आणविक आयन कमजोर आयनित गैस में मौजूद होते हैं, तो अणुओं की सबसे कम क्वांटम-स्तर की आबादी टकराव के दौरान बदल सकती है।" प्रक्रिया अंतरतारकीय बादलों में होती है, जहां अवलोकन से पता चलता है कि अणु मुख्य रूप से अपनी निम्नतम क्वांटम अवस्था में हैं। नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए इलेक्ट्रॉनों और सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आणविक आयनों के बीच आकर्षण इलेक्ट्रॉन टकराव प्रक्रिया को विशेष रूप से कुशल बनाता है।
वर्षों से, भौतिक विज्ञानी सैद्धांतिक रूप से यह निर्धारित करने की कोशिश कर रहे हैं कि टकराव के दौरान मुक्त इलेक्ट्रॉन अणुओं के साथ कितनी मजबूती से संपर्क करते हैं और अंततः उनकी घूर्णी स्थिति को बदलते हैं। हालांकि, अब तक, उनकी सैद्धांतिक भविष्यवाणियों का प्रयोगात्मक सेटिंग में परीक्षण नहीं किया गया है।
कलोसी बताते हैं, "अब तक, किसी दिए गए इलेक्ट्रॉन घनत्व और तापमान के लिए घूर्णी ऊर्जा स्तरों में परिवर्तन की वैधता निर्धारित करने के लिए कोई माप नहीं किया गया है।"
इस माप को इकट्ठा करने के लिए, कालोसी और उनके सहयोगियों ने 25 केल्विन के आसपास के तापमान पर अलग-अलग आवेशित अणुओं को इलेक्ट्रॉनों के निकट संपर्क में लाया। इससे उन्हें पिछले कार्यों में उल्लिखित सैद्धांतिक मान्यताओं और भविष्यवाणियों का प्रयोगात्मक परीक्षण करने की अनुमति मिली।
अपने प्रयोगों में, शोधकर्ताओं ने जर्मनी के हीडलबर्ग में मैक्स-प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर न्यूक्लियर फिजिक्स में एक क्रायोजेनिक स्टोरेज रिंग का उपयोग किया, जिसे प्रजाति-चयनात्मक आणविक आयन बीम के लिए डिज़ाइन किया गया था। इस रिंग में, अणु क्रायोजेनिक मात्रा में रेसट्रैक जैसी कक्षाओं में चलते हैं किसी भी अन्य पृष्ठभूमि गैसों से काफी हद तक खाली कर दिया जाता है।
कालोसी बताते हैं, "क्रायोजेनिक रिंग में, संग्रहित आयनों को विकिरण द्वारा रिंग की दीवारों के तापमान तक ठंडा किया जा सकता है, जिससे सबसे कम क्वांटम स्तरों पर भरे हुए आयन प्राप्त होते हैं।" क्रायोजेनिक स्टोरेज रिंग हाल ही में कई देशों में बनाए गए हैं, लेकिन हमारी सुविधा है विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए इलेक्ट्रॉन बीम से सुसज्जित एकमात्र जिसे आणविक आयनों के संपर्क में निर्देशित किया जा सकता है। इस रिंग में आयन कई मिनटों तक संग्रहीत रहते हैं, आणविक आयनों की घूर्णी ऊर्जा की जांच करने के लिए एक लेजर का उपयोग किया जाता है।
अपने जांच लेजर के लिए एक विशिष्ट ऑप्टिकल तरंग दैर्ध्य का चयन करके, टीम संग्रहीत आयनों के एक छोटे से अंश को नष्ट कर सकती है यदि उनकी घूर्णी ऊर्जा का स्तर उस तरंग दैर्ध्य से मेल खाता है। फिर उन्होंने तथाकथित वर्णक्रमीय संकेतों को प्राप्त करने के लिए बाधित अणुओं के टुकड़ों का पता लगाया।
टीम ने इलेक्ट्रॉन टकराव की उपस्थिति और अनुपस्थिति में अपने माप एकत्र किए। इससे उन्हें प्रयोग में निर्धारित कम तापमान स्थितियों के तहत क्षैतिज आबादी में बदलाव का पता लगाने की अनुमति मिली।
कालोसी ने कहा, "घूर्णन अवस्था बदलने वाली टक्करों की प्रक्रिया को मापने के लिए, यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि आणविक आयन में केवल निम्नतम घूर्णी ऊर्जा स्तर हो।" इसलिए, प्रयोगशाला प्रयोगों में, आणविक आयनों को अत्यधिक ठंडे स्थान पर रखा जाना चाहिए। वॉल्यूम, कमरे के तापमान से काफी नीचे तापमान पर क्रायोजेनिक शीतलन का उपयोग करते हुए, जो अक्सर 300 केल्विन के करीब होता है। इस मात्रा में, अणुओं को हमारे पर्यावरण के सर्वव्यापी अणुओं, इन्फ्रारेड थर्मल विकिरण से अलग किया जा सकता है।
अपने प्रयोगों में, कालोसी और उनके सहयोगी प्रायोगिक स्थितियों को प्राप्त करने में सक्षम थे जिसमें इलेक्ट्रॉन टकराव विकिरण संक्रमण पर हावी थे। पर्याप्त इलेक्ट्रॉनों का उपयोग करके, वे सीएच + आणविक आयनों के साथ इलेक्ट्रॉन टकराव के मात्रात्मक माप एकत्र कर सकते थे।
"हमने पाया कि इलेक्ट्रॉन-प्रेरित घूर्णी संक्रमण दर पिछली सैद्धांतिक भविष्यवाणियों से मेल खाती है," कलोसी ने कहा। "हमारे माप मौजूदा सैद्धांतिक भविष्यवाणियों का पहला प्रयोगात्मक परीक्षण प्रदान करते हैं। हमारा अनुमान है कि भविष्य की गणना ठंडे, पृथक क्वांटम सिस्टम में सबसे कम ऊर्जा-स्तर की आबादी पर इलेक्ट्रॉन टकराव के संभावित प्रभावों पर अधिक ध्यान केंद्रित करेगी।
पहली बार प्रायोगिक सेटिंग में सैद्धांतिक भविष्यवाणियों की पुष्टि करने के अलावा, शोधकर्ताओं के इस समूह के हालिया काम में महत्वपूर्ण शोध निहितार्थ हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, उनके निष्कर्ष बताते हैं कि क्वांटम ऊर्जा स्तरों में परिवर्तन की इलेक्ट्रॉन-प्रेरित दर को मापा जा सकता है रेडियो दूरबीनों द्वारा पता लगाए गए अंतरिक्ष में अणुओं के कमजोर संकेतों या पतले और ठंडे प्लाज़्मा में रासायनिक प्रतिक्रिया का विश्लेषण करते समय महत्वपूर्ण है।
भविष्य में, यह पेपर नए सैद्धांतिक अध्ययनों का मार्ग प्रशस्त कर सकता है जो ठंडे अणुओं में घूर्णी क्वांटम ऊर्जा स्तरों के कब्जे पर इलेक्ट्रॉन टकराव के प्रभाव पर अधिक बारीकी से विचार करता है। इससे यह पता लगाने में मदद मिल सकती है कि इलेक्ट्रॉन टकराव का सबसे मजबूत प्रभाव कहां पड़ता है, जिससे क्षेत्र में अधिक विस्तृत प्रयोग करना संभव है।
कलोसी कहते हैं, "क्रायोजेनिक स्टोरेज रिंग में, हम अधिक डायटोमिक और पॉलीएटोमिक आणविक प्रजातियों के घूर्णी ऊर्जा स्तरों की जांच के लिए अधिक बहुमुखी लेजर तकनीक पेश करने की योजना बना रहे हैं।" यह बड़ी संख्या में अतिरिक्त आणविक आयनों का उपयोग करके इलेक्ट्रॉन टकराव अध्ययन का मार्ग प्रशस्त करेगा। . इस प्रकार की प्रयोगशाला मापों को पूरक किया जाना जारी रहेगा, विशेष रूप से चिली में अटाकामा लार्ज मिलीमीटर/सबमिलीमीटर एरे जैसी शक्तिशाली वेधशालाओं का उपयोग करके अवलोकन संबंधी खगोल विज्ञान में। ”
यदि आपको वर्तनी संबंधी त्रुटियाँ, अशुद्धियाँ मिलती हैं, या आप इस पृष्ठ की सामग्री के लिए संपादन अनुरोध भेजना चाहते हैं, तो कृपया इस फॉर्म का उपयोग करें। सामान्य पूछताछ के लिए, कृपया हमारे संपर्क फ़ॉर्म का उपयोग करें। सामान्य प्रतिक्रिया के लिए, कृपया नीचे सार्वजनिक टिप्पणी अनुभाग का उपयोग करें (कृपया अनुसरण करें) दिशानिर्देश)।
आपकी प्रतिक्रिया हमारे लिए महत्वपूर्ण है। हालाँकि, संदेशों की मात्रा के कारण, हम व्यक्तिगत प्रतिक्रियाओं की गारंटी नहीं देते हैं।
आपके ईमेल पते का उपयोग केवल प्राप्तकर्ताओं को यह बताने के लिए किया जाता है कि ईमेल किसने भेजा है। न तो आपका पता और न ही प्राप्तकर्ता का पता किसी अन्य उद्देश्य के लिए उपयोग किया जाएगा। आपके द्वारा दर्ज की गई जानकारी आपके ईमेल में दिखाई देगी और Phys.org द्वारा किसी भी तरह से नहीं रखी जाएगी। रूप।
अपने इनबॉक्स में साप्ताहिक और/या दैनिक अपडेट प्राप्त करें। आप किसी भी समय सदस्यता समाप्त कर सकते हैं और हम कभी भी आपका विवरण तीसरे पक्ष के साथ साझा नहीं करेंगे।
यह वेबसाइट नेविगेशन में सहायता करने, हमारी सेवाओं के आपके उपयोग का विश्लेषण करने, विज्ञापन वैयक्तिकरण के लिए डेटा एकत्र करने और तीसरे पक्ष से सामग्री प्रदान करने के लिए कुकीज़ का उपयोग करती है। हमारी वेबसाइट का उपयोग करके, आप स्वीकार करते हैं कि आपने हमारी गोपनीयता नीति और उपयोग की शर्तों को पढ़ और समझ लिया है।