विदेशी टीम ने 1,000 गुना अधिक शक्ति के साथ लेजर पल्स बनाने का नया तरीका विकसित किया!

हाल ही में, वैज्ञानिकों ने एक संयुक्त अध्ययन में निर्वात से कणों को निकालने और पदार्थ की प्रकृति का अध्ययन करने के लिए प्रकाश की तीव्रता को पर्याप्त रूप से बढ़ाने के लिए प्रकाश को संपीड़ित करने की एक नई विधि का प्रदर्शन करने के लिए कंप्यूटर सिमुलेशन का उपयोग किया।
इसे प्राप्त करने के लिए, तीन अनुसंधान समूहों ने एक बहुत ही विशेष दर्पण बनाने के लिए सेना में शामिल हो गए हैं - एक जो न केवल प्रकाश स्पंदनों को प्रतिबिंबित करता है, बल्कि उन्हें 200 से अधिक के कारक द्वारा समय में संपीड़ित भी करता है, जिसमें आगे संपीड़न की संभावना होती है।
स्ट्रैथक्लाइड विश्वविद्यालय, UNIST और GIST की टीम एक सरल विचार लेकर आई - फैली हुई कारों के एक सेट के समान, "क्लस्टर" फोटॉन के लिए प्लाज्मा (पूरी तरह से आयनित पदार्थ) के घनत्व में ग्रेडिएंट का उपयोग करना! एक खड़ी पहाड़ी का सामना करते समय. यह लेज़रों की अगली पीढ़ी में क्रांति ला सकता है, जिससे उनकी शक्ति आज की तुलना में दस लाख गुना से भी अधिक बढ़ जाएगी।
प्लाज्मा में लेजर पल्स को संपीड़ित करने की यह नई विधि नेचर फोटोनिक्स पत्रिका में प्रकाशित हुई है।
दुनिया में सबसे अधिक शक्ति वाले लेज़रों की अधिकतम शक्ति लगभग 10 बीट वॉट है। इस संदर्भ में, 173 बीट-वाट (173 x 1015 W) सूर्य का प्रकाश पृथ्वी के ऊपरी वायुमंडल तक पहुँचता है, जिसमें से लगभग एक-तिहाई पृथ्वी की सतह तक पहुँचता है। एक बीट-वाट 1015 W है, एक ewatt 1018 W है, और एक ज़ेफिर-वाट 1021 W है। सूर्य 4x1026 वाट बिजली या 400,000 ज़ेट्टावाट पैदा करता है।
उच्च-शक्ति वाले लेज़र बहुत कम अवधि के हल्के स्पंद उत्पन्न करते हैं, आमतौर पर कुछ फेमटोसेकंड (1 फेमटोसेकंड=10-15 सेकंड), जिसे चिरप्ड पल्स एम्प्लीफिकेशन (सीपीए) नामक तकनीक द्वारा प्राप्त किया जाता है, जिसमें पल्स संपीड़न शामिल होता है, जो अनिवार्य रूप से ऊर्जा को केंद्रित करता है। थोड़े समय में एक लेज़र पल्स की, जिससे इसकी चरम शक्ति परिमाण के कई क्रमों तक बढ़ जाती है।
स्ट्रैथक्लाइड विश्वविद्यालय में भौतिकी विभाग के प्रोफेसर डिनो जारोज़िंस्की ने कहा: "एक महत्वपूर्ण और बुनियादी सवाल यह है कि जब प्रकाश की तीव्रता पृथ्वी पर सामान्य स्तर से अधिक हो जाती है तो क्या होता है। उच्च शक्ति वाले लेजर वैज्ञानिकों को प्रकृति के बारे में बुनियादी सवालों के जवाब देने में सक्षम बनाते हैं पदार्थ और निर्वात की, और तथाकथित तीव्रता सीमा का पता लगाने के लिए।"
"किसी पदार्थ पर बीट-वाट लेज़रों में टेरावाट का अनुप्रयोग अगली पीढ़ी के लेज़र प्लाज़्मा गैस पैडल के विकास को सक्षम बना रहा है, जो पारंपरिक गैस पैडल से हजारों गुना छोटे हैं। वैज्ञानिकों को नए उपकरण प्रदान करने से वैज्ञानिक अनुसंधान करने का तरीका बदल रहा है . हमने उच्च-शक्ति लेजर पर आधारित अनुप्रयोगों को आगे बढ़ाने के लिए स्ट्रैथक्लाइड विश्वविद्यालय में स्कॉटिश सेंटर फॉर प्लाज़्मा एक्सेलेरेटर एप्लिकेशन (एससीएपीए) की स्थापना की है।"
UNIST के प्रोफेसर मिन सिप हूर ने कहा, "इस शोध के नतीजे उन्नत सैद्धांतिक भौतिकी और खगोल भौतिकी सहित विभिन्न क्षेत्रों पर लागू होने की उम्मीद है। इसका उपयोग मानवता के सामने आने वाली ऊर्जा समस्याओं को हल करने में मदद के लिए लेजर संलयन अनुसंधान में भी किया जा सकता है।" हमारी संयुक्त कोरियाई और यूके टीम प्रयोगशाला में इन विचारों को प्रयोगात्मक रूप से सत्यापित करने की योजना बना रही है।"
जीआईएसटी के प्रोफेसर ह्योंग सुक ने कहा, "प्लाज्मा सीपीए प्रणाली में पारंपरिक विवर्तन झंझरी के समान भूमिका निभा सकता है, लेकिन यह एक ऐसी सामग्री है जो नष्ट नहीं होगी। इसलिए, यह एक बहुत ही सरल को शामिल करके पारंपरिक सीपीए तकनीक को बढ़ाएगा।" ऐड-ऑन घटक। भले ही प्लाज्मा का आकार केवल कुछ सेंटीमीटर हो, इसका उपयोग 100 मिलियन वाट से अधिक की चरम शक्ति वाले लेज़रों में किया जा सकता है।"
एक अरब वाट और जीरोवाट वास्तव में पहले से ही बहुत उच्च शक्तियाँ हैं, लेकिन इसकी ऊर्जा को केंद्रित करने के लिए लेजर पल्स को एक छोटे से स्थान पर केंद्रित करने के लिए लेंस या घुमावदार दर्पण का उपयोग करके उनकी तीव्रता को काफी बढ़ाया जा सकता है। लेजर पल्स को कम समय में संपीड़ित करने के समान, अंतरिक्ष में पल्स को संपीड़ित करने के लिए भी यही किया जा सकता है, यानी इसे एक छोटे से स्थान पर केंद्रित किया जा सकता है। इसलिए अंतरिक्ष या समय में संपीड़न, बहुत सामान्य तरीके से लेजर पल्स तीव्रता में वृद्धि की अनुमति देता है। कागज के एक टुकड़े पर सूर्य के प्रकाश को केंद्रित करने के लिए लेंस का उपयोग करके स्थानिक संपीड़न का आसानी से परीक्षण किया जा सकता है; यह स्वतः ही दहन हो जाएगा।
बढ़ती तीव्रता के साथ पदार्थ में विभिन्न परिवर्तन होते हैं। उदाहरण के लिए, दृश्यमान तरंग दैर्ध्य पर वायु का आयनीकरण 1010-1012 W/cm2 से अधिक होता है, और जब इलेक्ट्रॉनों को 1018 W/cm2 से अधिक तीव्रता वाले लेजर के अधीन किया जाता है, तो वे प्रकाश की गति तक पहुंच जाते हैं, जिससे सापेक्षतावादी प्रकाशिकी के दायरे में पहुंच जाते हैं।
1024 डब्लू/सेमी2 और उससे अधिक की तीव्रता पर, प्रोटॉन प्रकाश की गति तक पहुंचते हैं, और एक मजबूत लेजर क्षेत्र का अनुभव करने वाले कण अपने स्वयं के विकिरण क्षेत्र के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, जो भौतिकी में वर्तमान तीव्रता की सीमा है। 1029 डब्लू/सेमी2 से ऊपर की तीव्रता पर, प्रसिद्ध श्विंगर सीमा, कण सीधे वैक्यूम प्रकाश से बनाए जाते हैं और सीधे पदार्थ में परिवर्तित किए जा सकते हैं। इसके लिए AiW से ZiW लेजर की आवश्यकता होती है।
1024 डब्लू/सेमी2 से ऊपर की तीव्रता पर पदार्थ और निर्वात की प्रकृति को समझना आधुनिक भौतिकी की उत्कृष्ट चुनौतियों में से एक है। उच्च शक्ति वाले लेज़र प्रयोगशाला में खगोलभौतिकीय घटनाओं के अध्ययन की भी अनुमति देते हैं, जिससे तारों के आंतरिक भाग और ब्रह्मांड की उत्पत्ति के बारे में अद्वितीय अंतर्दृष्टि मिलती है।