वैज्ञानिक अत्यधिक संवेदनशील सेंसर के लिए फिल्म के छोटे क्षेत्र को पूर्ण शून्य तक ठंडा करने के लिए लेजर का उपयोग करते हैं

हाल ही में, बेसल विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने एक नई विधि के सफल विकास की घोषणा की जो केवल लेजर का उपयोग करके फिल्म के छोटे क्षेत्रों को पूर्ण शून्य (शून्य से 273.15 डिग्री सेल्सियस) के करीब तापमान तक ठंडा कर सकती है। रिपोर्ट के मुताबिक, इस बेहद ठंडी फिल्म का इस्तेमाल भविष्य में बेहद संवेदनशील सेंसर के लिए किया जा सकता है।
जर्मन खगोलशास्त्री जोहान्स केप्लर 400 साल पहले एक सौर पाल के विचार के साथ आए थे, जो एक अंतरिक्ष यान है जो ब्रह्मांडीय नेविगेशन के लिए सूर्य के प्रकाश के हल्के दबाव का उपयोग करता है और इसका उपयोग जहाजों को अंतरिक्ष के माध्यम से नेविगेट करने की अनुमति देने के लिए किया जा सकता है। उनका मानना ​​था कि जब प्रकाश किसी वस्तु से परावर्तित होता है तो एक बल लगता है। उन्होंने इस सिद्धांत का उपयोग यह समझाने के लिए भी किया कि धूमकेतुओं की पूंछ सूर्य से दूर क्यों होती है।
टीम का नेतृत्व डॉ. फिलिप ट्रुटलीन और डॉ. पैट्रिक पॉट्स ने किया। उनके निष्कर्ष हाल ही में वैज्ञानिक पत्रिका फिजिकल रिव्यू एक्स में प्रकाशित हुए थे।
कोई माप प्रतिक्रिया नहीं
आज, प्रकाश की शक्ति का उपयोग करके परमाणुओं और अन्य कणों को धीमा और ठंडा किया जाता है। इस प्रयोजन के लिए आमतौर पर एक परिष्कृत उपकरण की आवश्यकता होती है। उपर्युक्त टीम के दृष्टिकोण की खास बात यह है कि वे बिना कोई माप किए इस शीतलन प्रभाव को प्राप्त करते हैं।
क्वांटम यांत्रिकी के नियमों के अनुसार, फीडबैक लूप को अक्सर माप प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है जो क्वांटम स्थितियों में बदलाव ला सकती है और इस प्रकार गड़बड़ी पैदा कर सकती है। इसे रोकने के लिए, बेसल विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने "सुसंगत फीडबैक लूप" नामक एक प्रणाली बनाई जिसमें लेजर सेंसर और डैम्पर दोनों के रूप में कार्य करता है।
उन्होंने लगभग आधा मिलीमीटर आकार की सिलिकॉन नाइट्रेट फिल्म के थर्मल कंपन को दबाकर और ठंडा करके इसे हासिल किया। अपने प्रयोगों में, शोधकर्ताओं ने फिल्म पर लेजर बीम का लक्ष्य रखा और फिल्म से परावर्तित प्रकाश को फाइबर ऑप्टिक केबल में डाला। इस ऑपरेशन के दौरान, झिल्ली के कंपन ने परावर्तित प्रकाश के दोलन चरण में छोटे परिवर्तन उत्पन्न किए।
दोलन चरण में निहित झिल्ली की गति की तत्काल स्थिति के बारे में जानकारी का उपयोग, समय की देरी के साथ, उसी लेजर का उपयोग करके सही समय पर झिल्ली पर सही मात्रा में बल लगाने के लिए किया गया था। शोधकर्ताओं ने लगभग 100 नैनोसेकंड की इष्टतम देरी प्राप्त करने के लिए एक 30-मीटर लंबी फाइबर ऑप्टिक केबल का उपयोग किया।
पूर्ण शून्य के निकट पहुँचना
स्विट्जरलैंड में बेसल विश्वविद्यालय के पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता और उनके सहयोगियों ने झिल्ली को 480 माइक्रोकेल्विन तक ठंडा किया, या पूर्ण शून्य से एक डिग्री के हजारवें हिस्से से भी कम।
अगले चरण में वे झिल्ली को उसकी दोलनशील क्वांटम यांत्रिक जमीनी स्थिति - प्राप्य न्यूनतम तापमान - पर लाने के लिए प्रयोग को परिष्कृत करेंगे। झिल्ली की तथाकथित निचोड़ी हुई अवस्थाओं का निर्माण बोधगम्य होना चाहिए।
माप सटीकता में सुधार करने की क्षमता के कारण ऐसे राज्य सेंसर संरचनाओं के लिए विशेष रुचि रखते हैं। भविष्य में, नैनोमीटर रिज़ॉल्यूशन पर सतहों को स्कैन करने के लिए परमाणु बल माइक्रोस्कोपी ऐसे सेंसर के लिए एक संभावित अनुप्रयोग होगा।