मार्शल आर्ट की दुनिया, केवल तेज़।
कभी-कभी, हम बहुत ही कम समय रखेंगे, जिसे "दिल की धड़कन का समय" के रूप में वर्णित किया जाएगा, और दिल की धड़कन की अवधि एक सेकंड की 10 से 18वीं शक्ति तक होती है।
स्टॉप-मोशन फोटोग्राफी के समान एक हालिया प्रयोग में, संयुक्त राज्य अमेरिका और जर्मनी के वैज्ञानिकों की एक टीम ने पहली बार वास्तविक समय में तरल पानी में घूम रहे इलेक्ट्रॉनों के "फ्रीज फ्रेम" को कैप्चर किया, और परिणाम जर्नल साइंस में प्रकाशित हुए।
3 अक्टूबर, 2023 को स्टॉकहोम, स्वीडन में भौतिकी में 2023 नोबेल पुरस्कार की घोषणा के समय जूरी के विशेषज्ञ भौतिकी में 2023 नोबेल पुरस्कार विजेताओं के शोध परिणामों की व्याख्या करते हैं।
विशेषज्ञों के अनुसार, परिणाम प्रायोगिक भौतिकी में एक बड़ी प्रगति का प्रतीक है, जो पहले एक्स-रे के साथ अप्राप्य समय के पैमाने पर तरल पदार्थों में अणुओं की इलेक्ट्रॉनिक संरचना में एक खिड़की प्रदान करता है। पहले, वैज्ञानिक केवल पिकोसेकंड (1 सेकंड=1 ट्रिलियन पिकोसेकंड) समय पैमाने पर इलेक्ट्रॉन गति को हल करने में सक्षम थे। अब, एटोसेकंड पैमाने पर किसी लक्ष्य से टकराने वाली एक्स-रे की इलेक्ट्रॉनिक प्रतिक्रियाओं का अध्ययन करने की क्षमता शोधकर्ताओं को पिछले तरीकों की तुलना में लाखों गुना तेजी से विकिरण-प्रेरित रासायनिक प्रतिक्रियाओं में तल्लीन करने की अनुमति देती है।
सभी संकेत यह हैं कि एटोसेकंड लेजर इलेक्ट्रॉनिक्स की रहस्यमय दुनिया को खोलने की कुंजी हो सकता है।
"एटोसेकंड" क्या है?
आम लोगों के लिए एटोसेकंड एक बेहद अजीब अवधारणा है।
वास्तव में, युद्धरत राज्यों के काल में ही, चीन के प्रसिद्ध विचारक, काओ ने अंतरिक्ष और समय का सरल दृष्टिकोण "चार पक्ष ऊपर और नीचे यू ने कहा, प्राचीन और आधुनिक ने ज़ीउस कहा" सामने रखा। आज तक, भौतिकी अनुसंधान में सबसे आगे, अंतरिक्ष और समय अभी भी सबसे महत्वपूर्ण और मौलिक दो आयाम हैं।
जहां तक मानवीय संवेदनाओं का सवाल है, जब कोई वस्तु तीव्र गति में होती है, तो उसकी छवियां धुंधली और ओवरलैप हो जाती हैं, और बहुत कम समय में होने वाले परिवर्तनों को नहीं देखा जा सकता है। इसलिए वैज्ञानिकों के लिए इन संक्षिप्त क्षणों को पकड़ने या चित्रित करने के लिए अधिक सटीक "समय की खिड़कियां" विकसित करना महत्वपूर्ण है।
19वीं शताब्दी में, भौतिकी में एक बहुचर्चित और बहस वाला प्रश्न था: जब एक घोड़ा दौड़ता है, तो क्या उसके चारों पैर एक ही समय में जमीन छोड़ देते हैं?
अमेरिकी उद्यमी लेलैंड स्टैनफोर्ड को इस प्रश्न में बहुत दिलचस्पी थी। इस अनुमान को सत्यापित करने के लिए, उन्होंने प्रसिद्ध फोटोग्राफर एडवर्ड मुयब्रिज से संपर्क किया। उन दिनों, वीडियो फ़ंक्शन अभी तक पैदा नहीं हुआ था, जब कैमरा शटर का प्रतिक्रिया समय 15 सेकंड था, कभी-कभी एक मिनट तक भी।
घोड़े कैमरे के शटर की देखभाल करने में धीमे नहीं होंगे, और उनके खड़खड़ाते खुर इस परिकल्पना को सत्यापित करने में सबसे बड़ी बाधा थे। एडवर्ड मैब्रिज ने इतनी आसानी से हार नहीं मानी, उनके पास न केवल कैमरा शटर डिज़ाइन में सुधार करने का उज्ज्वल विचार था, बल्कि रनवे पर 12 कैमरे और तंत्र भी रखने थे। जब भी घोड़ा कैमरे के पास आता, तंत्र चालू हो जाता और एक तस्वीर ली जाती। अंत में, उन्होंने 12 तस्वीरें एक साथ डालीं, जो घोड़े के दौड़ने की पूरी प्रक्रिया है।
विभाजित तस्वीरों को देखकर, लोगों को जल्द ही इस सवाल का जवाब मिल गया: जब एक घोड़ा दौड़ता है, तो वह वास्तव में एक पल को कैद कर सकता है - उसके चार पैर एक ही समय में जमीन छोड़ देते हैं।
3 अक्टूबर, 2023 को, रॉयल स्वीडिश एकेडमी ऑफ साइंसेज ने घोषणा की कि उसने पियरे एगोस्टिनी, फेरेंक क्रॉस और ऐनी लुहिलियर को "गतिकी के अध्ययन के लिए एटोसेकंड प्रकाश दालों को उत्पन्न करने की प्रायोगिक विधि" के लिए भौतिकी में उस वर्ष का नोबेल पुरस्कार प्रदान किया है। पदार्थ में इलेक्ट्रॉन।"
"अब हम इलेक्ट्रॉनों की दुनिया के लिए दरवाजा खोल सकते हैं। एटोसेकंड भौतिकी ने हमें इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण के तंत्र को समझने का अवसर दिया है। अगला कदम उनका दोहन करना होगा।" ऐसा भौतिकी की नोबेल समिति की अध्यक्ष ईवा ओल्सन का कहना है।
जब वैज्ञानिकों ने इलेक्ट्रॉनों की दुनिया में अपना दृष्टिकोण डाला, तो उन्होंने पाया कि स्थिति और ऊर्जा में परिवर्तन की दर एक और कई सौ एटोसेकंड के बीच भिन्न होती है, जहां एक एटोसेकंड एक सेकंड का एक अरबवां हिस्सा होता है। एटोसेकंड स्पंदित प्रकाश की तकनीक वर्तमान में मानव जाति के लिए उपलब्ध सबसे तेज़ समय पैमाना है, और यह एक रूलर की तरह है, रूलर का पैमाना जितना महीन होगा, मापने योग्य की सटीकता उतनी ही अधिक होगी।
चीन के विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय के मानविकी और सामाजिक विज्ञान स्कूल के विज्ञान और प्रौद्योगिकी संचार विभाग के उप निदेशक युआन लैनफेंग ने कहा कि एटोसेकंड प्रकाश पल्स को हाई-स्पीड कैमरा के सिद्धांत के रूप में समझा जा सकता है, और वह एक किसी व्यक्ति की गति प्रक्रिया के अद्भुत क्षणों को कैद करने के लिए तीव्र प्रतिक्रिया गति वाले कैमरे की आवश्यकता होती है। सूक्ष्म प्रतिक्रिया अनुसंधान में एटोसेकंड प्रकाश पल्स "हाई-स्पीड कैमरा" है।
अतीत में, लेजर पल्स के लिए समय सीमा "फेमटोसेकंड" थी, जो लोगों के लिए परमाणुओं को देखने के लिए पर्याप्त थी, लेकिन इलेक्ट्रॉनों के लिए, "फेमटोसेकंड" का समय रिज़ॉल्यूशन इतना मोटा था कि, इस पैमाने के अनुसार, कोई केवल प्राप्त कर सकता था मोज़ेक जैसा प्रभाव. सुसंगत प्रकाश स्पंदन फेमटोसेकंड से प्रगति करता है
फेमटोसेकंड से एटोसेकंड तक सुसंगत प्रकाश स्पंदनों की प्रगति न केवल समय के पैमाने में एक साधारण प्रगति है, बल्कि इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि यह लोगों की परमाणुओं और अणुओं की गति से लेकर परमाणुओं के अंदर तक पदार्थ की संरचना का अध्ययन करने की क्षमता को आगे बढ़ाती है, जहां वे कर सकते हैं। इलेक्ट्रॉनों की गति और सहसंबंध व्यवहार की जांच करें, जिससे बुनियादी भौतिकी अनुसंधान में एक बड़ी क्रांति आएगी।
एटोसेकंड आम लोगों के लिए क्या लाएगा?
1999 में एक दिन, कैलिफोर्निया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के प्रोफेसर अहमद जेवियर ने अपनी खोज के लिए रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार जीता। 1980 के दशक में जेवियर के शोध ने, संक्रमण अवस्था में परमाणुओं के दोलनों को फिल्माने के लिए लेजर बीम का उपयोग करके, वैज्ञानिकों को "धीमी गति" में रासायनिक प्रतिक्रियाओं की प्रक्रिया में परमाणुओं और अणुओं का निरीक्षण करने में मदद की, और इस प्रकार प्रकृति और संरचना का अध्ययन किया। संक्रमण की स्थिति। इस कारण से, जेवियर को "फेमटोसेकंड रसायन विज्ञान के जनक" के रूप में भी जाना जाता है।
तब से, वैज्ञानिकों को यह एहसास हो गया है कि लेज़र, बिजली की तरह, उन क्षणभंगुर क्षणों को कैद कर सकते हैं। इस खोज ने विघटनकारी अध्ययनों की एक श्रृंखला के लिए सैद्धांतिक आधार प्रदान किया।
आज, इस लेजर की गति को एक हजार गुना उन्नत किया गया है, जिससे फेमटोसेकंड से एटोसेकंड में भारी बदलाव का सफलतापूर्वक एहसास हो रहा है।
आजकल, जब लोग फेमटोसेकंड लेजर का उल्लेख करते हैं, तो वे अक्सर फेमटोसेकंड लेजर मायोपिया सर्जरी द्वारा प्रस्तुत कई अनुप्रयोगों के बारे में सोच सकते हैं। और जब एटोसेकंड लेज़र की बात आती है, तो इस शब्द को आम लोगों के उत्पादक जीवन से जोड़ना मुश्किल लगता है।
युआन लैनफ़ेंग ने स्पष्ट रूप से कहा, "वर्तमान में ए-सेकंड लेजर का अधिक उपयोग नहीं है, इसका अनुप्रयोग अभी शुरू हुआ है, और यह अभी भी बुनियादी शोध में अटका हुआ है।" हालाँकि, इसका मतलब यह नहीं है कि एटोसेकंड प्रकाश पल्स में कोई अनुप्रयोग क्षमता नहीं है, "यह एक दरवाजा खोलता है, लेकिन इस दरवाजे के पीछे क्या है हमें अभी भी गहराई से पता लगाने की जरूरत है।" उसने कहा।
तो उस दरवाजे के पीछे क्या है?
5 नवंबर, 2023 को छठे मेले के चिकित्सा उपकरण और स्वास्थ्य सेवा अनुभाग में मेडट्रॉनिक बूथ पर स्पंदित-क्षेत्र उच्छेदन प्रणाली की तस्वीर ली गई।
"इलेक्ट्रॉन गति प्रकाश उत्पन्न करने के साथ-साथ रासायनिक बंधनों के निर्माण और टूटने के लिए जिम्मेदार है जो जीवित प्रणालियों में जैव अणुओं की संरचना और उनके कार्य को बदलते हैं, और जितनी जल्दी हो सके जानकारी को संसाधित करने के लिए ...... आज, हम इसका उपयोग कर रहे हैं इलेक्ट्रॉनों, परमाणुओं और अणुओं से जुड़ी सूक्ष्मदर्शी प्रक्रियाओं को बेहतर ढंग से समझने और यह पता लगाने के लिए कि वे स्थूल दुनिया को कैसे प्रभावित करते हैं, एटोसेकंड प्रकाश स्पंदित होता है।'' इससे पहले, भौतिकी में वुल्फ पुरस्कार जीतने के बाद, फ़ेरेन्क क्रॉस ने एटोसेकंड भौतिकी के अनुप्रयोगों के महत्व को इस तरह बताया था।
दूसरी ओर, ईवा ओल्सन ने कहा कि एटोसेकंड भौतिकी हमें इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण के तंत्र को समझने का अवसर देती है, जिससे इलेक्ट्रॉनिक सूचना उद्योग और चिकित्सा में संभावित अनुप्रयोगों का मार्ग प्रशस्त होता है।
चीनी विज्ञान अकादमी के भौतिकी संस्थान के एक शोधकर्ता वेई झीयी का मानना है कि संरचना की अधिक गहन समझ को बढ़ावा देने के लिए प्रौद्योगिकी को सुपरकंडक्टिविटी, नैनोमटेरियल्स, फोटोवोल्टिक उद्योग, फार्मास्यूटिकल्स, लेजर मेडिसिन और अन्य क्षेत्रों के साथ जोड़ा जा सकता है। मानव जाति द्वारा पदार्थ का, जिससे प्रासंगिक क्रांतिकारी प्रगति होगी।
निस्संदेह, हालांकि एटोसेकंड भौतिकी का वर्तमान अनुप्रयोग अभी भी कुछ लोगों की कल्पना से दूर है, इसमें अनुप्रयोग परिदृश्यों की एक अत्यंत विस्तृत श्रृंखला है।
यह मानव जाति को सूक्ष्म जगत का अध्ययन करने के लिए "बुद्धिमान आँखों" की एक जोड़ी प्रदान करता है।
इसके समर्थन से, कई सूक्ष्म प्रक्रियाओं की पुष्टि के लिए अब "परिस्थितिजन्य साक्ष्य" की आवश्यकता नहीं होगी, बल्कि उन्हें सीधे देखा जा सकता है: एटोसेकंड लेजर का उपयोग विभिन्न उच्च गति गति प्रक्रियाओं, जैसे रासायनिक प्रतिक्रियाओं, आणविक-पैमाने पर फोटो खींचने के लिए किया जा सकता है। गति और परमाणु-पैमाने की गति।
एटोसेकंड लेजर के साथ रासायनिक प्रतिक्रियाओं की तस्वीर लेने से वैज्ञानिकों को प्रतिक्रिया तंत्र को बेहतर ढंग से समझने और रासायनिक प्रक्रियाओं को और बेहतर बनाने में मदद मिल सकती है। एटोसेकंड लेज़रों के साथ अणुओं और परमाणुओं की गति की तस्वीरें खींचने से उनकी अंतःक्रियाओं और गतिज प्रक्रियाओं का पता चल सकता है, जो सामग्री विज्ञान और जैव विज्ञान में अनुसंधान के लिए महत्वपूर्ण हैं।
उदाहरण के लिए, बायोमेडिसिन के क्षेत्र में, एटोसेकंड पल्स की उच्च-रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग तकनीक से बीमारियों के शुरुआती निदान और उपचार को बढ़ाने और कैंसर, न्यूरोलॉजिकल रोगों और अन्य प्रमुख चिकित्सा चुनौतियों के अध्ययन के लिए नई सफलताएं प्रदान करने की उम्मीद है।
समझा जाता है कि फेरेंक क्रॉस टीम रक्त के नमूनों का विश्लेषण करने और उनमें छोटे बदलावों का पता लगाने के लिए फेमटोसेकंड और एटोसेकंड तकनीकों का उपयोग करने की भी कोशिश कर रही है। वे विश्लेषण कर रहे हैं कि क्या ये परिवर्तन इतने विशिष्ट हैं कि रोग के प्रारंभिक चरण में स्पष्ट रूप से निदान करने में सक्षम हो सकें, यह तकनीक कैंसर और अन्य कठिन बीमारियों के अध्ययन पर महत्वपूर्ण प्रभाव डाल सकती है।
"एटोसेकंड युग" का त्वरण?
2021 में, साइंस पत्रिका ने "दुनिया की 125 सबसे अत्याधुनिक वैज्ञानिक समस्याएं" प्रकाशित कीं, जिनमें से 10 से अधिक को अल्ट्राफास्ट विज्ञान द्वारा हल करने की आवश्यकता है। एटोसेकंड पल्स के उद्भव से वैज्ञानिक और व्यावहारिक अनुसंधान के कई क्षेत्रों में अधिक मौलिक नवाचारों को बढ़ावा मिलने की उम्मीद है।
एटोसेकंड लेजर, प्रकृति का उपहार नहीं, बल्कि मानव निर्मित चमत्कार है।
फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी ऐनी लुहिलियर एटोसेकंड की दुनिया को खोलने के लिए उपकरणों की खोज करने वाले पहले व्यक्ति थे। 1987 में, वह गैस आयनीकरण प्रयोग कर रही थी, आर्गन और कई अन्य दुर्लभ गैसों में 1064 नैनोमीटर लेजर प्रकाश की तरंग दैर्ध्य, गैस पिछले प्रयोगों से एक अलग रंग में दिखाई दी।
फिर उन्होंने एक प्रमुख पेपर प्रकाशित किया, जिसमें महान गैसों के मजबूत लेजर विकिरण द्वारा उत्पन्न उच्च हार्मोनिक्स की घटना की खोज की गई, और उच्च हार्मोनिक्स की विशिष्ट वर्णक्रमीय संरचना प्राप्त की, जिसकी वर्णक्रमीय चौड़ाई एटोसेकंड के क्रम पर दालों का समर्थन करने में सक्षम है, प्रदान करती है एटोसेकंड में लेज़र पल्स की सफलता के लिए पूर्वापेक्षा स्थितियाँ। तब से, उनका शोध करियर और एटोसेकंड लेजर आपस में घनिष्ठ रूप से जुड़े हुए हैं, और 16 साल बाद, उन्होंने 170 एटोसेकंड की सबसे छोटी लेजर पल्स के लिए विश्व रिकॉर्ड स्थापित करने के लिए शोधकर्ताओं की एक टीम का नेतृत्व किया।
उनके साथ भौतिकी में नोबेल पुरस्कार जीतने वाले दो अन्य वैज्ञानिकों ने भी "एटोसेकंड बिल्डिंग" में योगदान दिया है: हंगेरियन फेरेंक क्रॉस ने 2001 में पहली एटोसेकंड प्रकाश पल्स बनाने और मापने के लिए शोधकर्ताओं की एक टीम का नेतृत्व किया, और इसका उपयोग कैप्चर करने के लिए किया। परमाणुओं के अंदर इलेक्ट्रॉनों की गति, एटोसेकंड भौतिकी के जन्म का प्रतीक है। इसके अलावा, उनकी टीम 650 एटोसेकंड तक चलने वाली दालों को अलग करने में कामयाब रही, पहली बार वैज्ञानिकों ने परमाणुओं से इलेक्ट्रॉनों की टुकड़ी को सफलतापूर्वक ट्रैक किया है। फ्रांसीसी पियरे एगोस्टिनी, परमाणुओं के साथ मजबूत-क्षेत्र लेज़रों की बातचीत में अग्रणी, और उनकी टीम ने पहली बार एटोसेकंड प्रकाश दालों को उत्पन्न और मापने और परमाणुओं के अंदर इलेक्ट्रॉनों की गति को पकड़ने के लिए उनका उपयोग करके एटोसेकंड भौतिकी का बीड़ा उठाया।
आज, दुनिया के कई हिस्सों में अधिक वैज्ञानिक इस क्षेत्र में शीर्ष स्थान के लिए प्रतिस्पर्धा कर रहे हैं।
प्रयोगशाला में, फलदायी परिणाम अक्सर आते हैं: 2022 में, जर्मनी में मिशिगन विश्वविद्यालय और रेगेन्सबर्ग विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने कुछ सौ एटोसेकंड के भीतर इलेक्ट्रॉनों की गति को पकड़ने के लिए सहयोग किया, जो अब तक की सबसे तेज़ गति है।
उसी वर्ष, जापान में RIKEN इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस एंड केमिस्ट्री के सेंटर फॉर एडवांस्ड फोटोनिक्स और टोक्यो विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं की एक टीम ने एटोसेकंड पल्स से उत्पन्न होने वाले ऑप्टिकल हस्तक्षेप से उत्पन्न होने वाले फ्रिंज से निपटने के लिए एक नए प्रकार के इंटरफेरोमीटर विकसित करने के लिए सहयोग किया। और पदार्थ में इलेक्ट्रॉनिक अवस्थाओं के साथ क्वांटम हस्तक्षेप। उन्होंने हीलियम परमाणुओं के नमूनों का उपयोग करके प्रयोगों के माध्यम से उच्च हार्मोनिक दालों के पोस्ट-जनरेटिव विभाजन द्वारा इंटरफेरोमीटर योजना की व्यवहार्यता का प्रदर्शन किया।
इसके अलावा, एटोसेकंड लेजर सुविधा के लिए अंतर्राष्ट्रीय निर्माण और प्रतिस्पर्धा शुरू हो गई है। नोबेल पुरस्कार विजेता भौतिक विज्ञानी जेरार्ड मौरौ और अन्य द्वारा समर्थित, यूरोपीय संघ ने हंगरी में यूरोपीय चरम प्रकाश सुविधा-अल्टोसेकंड लाइट स्रोत (ईएलआई-एएलपीएस) के निर्माण का नेतृत्व किया है, और अंतरराष्ट्रीय स्तर पर प्रसिद्ध कंपनियों के निर्माण को बढ़ावा दिया है फास्टलाइट, एक्टिव फाइबर और लाइट कन्वर्जन के रूप में। फास्टलाइट, एक्टिव फाइबर, लाइट कन्वर्जन और अन्य अंतरराष्ट्रीय स्तर पर प्रसिद्ध उत्पाद पुनरावृत्ति और उन्नयन जैसी लेजर प्रौद्योगिकी कंपनियां, ये नई पीढ़ी की लेजर तकनीक उन्नत विनिर्माण, राष्ट्रीय रक्षा विज्ञान और प्रौद्योगिकी और अन्य क्षेत्रों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगी।
चीन में, प्रासंगिक वैज्ञानिक अनुसंधान इकाइयाँ बड़े पैमाने पर एटोसेकंड प्रकाश स्रोतों के बुनियादी ढांचे का निर्माण कर रही हैं, जैसे कि चीनी विज्ञान अकादमी के भौतिकी संस्थान और डोंगगुआन, गुआंग्डोंग प्रांत, सोंगशान झील में सोंगशान झील सामग्री प्रयोगशाला का निर्माण करना। एटोसेकंड विज्ञान केंद्र। समझा जाता है कि इस केंद्र के पूरा होने के बाद अंतरराष्ट्रीय अग्रणी व्यापक संकेतक हासिल करने की उम्मीद है।
