लेसर तंत्रज्ञानाचा वापर करून मोजलेले आण्विक आयन-इलेक्ट्रॉन टक्करांचे रोटेशनल कूलिंग

जेव्हा ते थंड जागेत मोकळे असते, तेव्हा रेणू उत्स्फूर्तपणे त्याचे रोटेशन कमी करून आणि क्वांटम संक्रमणामध्ये रोटेशनल ऊर्जा गमावून थंड होईल. भौतिकशास्त्रज्ञांनी हे दाखवून दिले आहे की ही रोटेशनल कूलिंग प्रक्रिया वेगवान, मंद किंवा आसपासच्या कणांसह रेणूंच्या टक्कराने देखील उलट केली जाऊ शकते. .googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′);
जर्मनीतील मॅक्स-प्लँक इन्स्टिट्यूट फॉर न्यूक्लियर फिजिक्स आणि कोलंबिया ॲस्ट्रोफिजिकल प्रयोगशाळेतील संशोधकांनी अलीकडेच रेणू आणि इलेक्ट्रॉन यांच्यातील टक्करांमुळे होणारे क्वांटम संक्रमण दर मोजण्याच्या उद्देशाने एक प्रयोग केला. भौतिक पुनरावलोकन पत्रांमध्ये प्रकाशित त्यांचे निष्कर्ष, प्रथम प्रायोगिक पुरावे प्रदान करतात. या गुणोत्तराचा, ज्याचा पूर्वी केवळ सैद्धांतिकदृष्ट्या अंदाज लावला गेला होता.
"जेव्हा कमकुवत आयनीकृत वायूमध्ये इलेक्ट्रॉन आणि आण्विक आयन असतात, तेव्हा रेणूंची सर्वात कमी क्वांटम-स्तरीय लोकसंख्या टक्कर दरम्यान बदलू शकते," एबेल कालोसी, अभ्यास करणाऱ्या संशोधकांपैकी एक, Phys.org ला सांगितले. "याचे एक उदाहरण प्रक्रिया आंतरतारकीय ढगांमध्ये आहे, जेथे निरीक्षणे दर्शवतात की रेणू प्रामुख्याने त्यांच्या सर्वात कमी क्वांटम अवस्थेत असतात. नकारात्मक चार्ज केलेले इलेक्ट्रॉन आणि सकारात्मक चार्ज केलेले आण्विक आयन यांच्यातील आकर्षण इलेक्ट्रॉन टक्कर प्रक्रिया विशेषतः कार्यक्षम बनवते.
अनेक वर्षांपासून, भौतिकशास्त्रज्ञ सैद्धांतिकदृष्ट्या हे ठरवण्याचा प्रयत्न करत आहेत की टक्कर दरम्यान मुक्त इलेक्ट्रॉन रेणूंशी किती जोरदारपणे संवाद साधतात आणि शेवटी त्यांची घूर्णन स्थिती बदलतात. तथापि, आतापर्यंत, त्यांच्या सैद्धांतिक अंदाजांची प्रायोगिक सेटिंगमध्ये चाचणी केली गेली नाही.
"आतापर्यंत, दिलेल्या इलेक्ट्रॉन घनता आणि तापमानासाठी घूर्णन ऊर्जा पातळीतील बदलाची वैधता निश्चित करण्यासाठी कोणतेही मोजमाप केले गेले नाही," कॅलोसी स्पष्ट करतात.
हे मोजमाप गोळा करण्यासाठी, कॅलोसी आणि त्याच्या सहकाऱ्यांनी पृथक चार्ज केलेले रेणू सुमारे २५ केल्विन तापमानात इलेक्ट्रॉन्सच्या जवळच्या संपर्कात आणले. यामुळे त्यांना मागील कामांमध्ये वर्णन केलेल्या सैद्धांतिक गृहितकांची आणि अंदाजांची प्रायोगिकपणे चाचणी घेता आली.
त्यांच्या प्रयोगांमध्ये, संशोधकांनी जर्मनीतील हायडेलबर्ग येथील मॅक्स-प्लँक इन्स्टिट्यूट फॉर न्यूक्लियर फिजिक्समध्ये क्रायोजेनिक स्टोरेज रिंग वापरली, जी प्रजाती-निवडक आण्विक आयन बीमसाठी डिझाइन केलेली आहे. या रिंगमध्ये, रेणू रेसट्रॅकसारख्या कक्षामध्ये क्रायोजेनिक व्हॉल्यूममध्ये फिरतात. इतर कोणत्याही पार्श्वभूमी वायूंपासून मोठ्या प्रमाणात रिकामे केले जाते.
"क्रायोजेनिक रिंगमध्ये, संचयित आयन रिंगच्या भिंतींच्या तापमानापर्यंत रेडिएटिव्हरीत्या थंड केले जाऊ शकतात, सर्वात कमी क्वांटम स्तरांवर भरलेले आयन उत्पन्न करतात," कॅलोसी स्पष्ट करतात. "क्रायोजेनिक स्टोरेज रिंग अलीकडे अनेक देशांमध्ये तयार केल्या गेल्या आहेत, परंतु आमची सुविधा आहे. आण्विक आयनांच्या संपर्कात निर्देशित केले जाऊ शकणारे विशेष डिझाइन केलेले इलेक्ट्रॉन बीम असलेले एकमेव. या रिंगमध्ये आयन कित्येक मिनिटांसाठी साठवले जातात, आण्विक आयनांच्या रोटेशनल एनर्जीची चौकशी करण्यासाठी लेसरचा वापर केला जातो.
त्याच्या प्रोब लेसरसाठी विशिष्ट ऑप्टिकल तरंगलांबी निवडून, संघ साठवलेल्या आयनांचा एक छोटासा भाग नष्ट करू शकतो जर त्यांची घूर्णन ऊर्जा पातळी त्या तरंगलांबीशी जुळली. त्यानंतर त्यांनी तथाकथित वर्णक्रमीय सिग्नल मिळविण्यासाठी व्यत्यय आणलेल्या रेणूंचे तुकडे शोधले.
टीमने इलेक्ट्रॉन टक्करांच्या उपस्थितीत आणि अनुपस्थितीत त्यांचे मोजमाप गोळा केले. यामुळे त्यांना प्रयोगात सेट केलेल्या कमी तापमानाच्या परिस्थितीत क्षैतिज लोकसंख्येतील बदल शोधता आले.
"रोटेशनल स्टेट-बदलणाऱ्या टक्करांच्या प्रक्रियेचे मोजमाप करण्यासाठी, आण्विक आयनमध्ये फक्त सर्वात कमी घूर्णन ऊर्जा पातळी आहे याची खात्री करणे आवश्यक आहे," कालोसी म्हणाले. खंड, क्रायोजेनिक कूलिंगचा वापर करून खोलीच्या तापमानापेक्षा कमी तापमानापर्यंत, जे बहुतेक वेळा 300 केल्विनच्या जवळ असते. या व्हॉल्यूममध्ये, रेणू सर्वव्यापी रेणूंपासून वेगळे केले जाऊ शकतात, आपल्या वातावरणातील इन्फ्रारेड थर्मल रेडिएशन.
त्यांच्या प्रयोगांमध्ये, कॅलोसी आणि त्यांचे सहकारी प्रायोगिक परिस्थिती साध्य करू शकले ज्यामध्ये इलेक्ट्रॉन टक्कर रेडिएटिव्ह संक्रमणांवर वर्चस्व गाजवते. पुरेशा इलेक्ट्रॉन्सचा वापर करून, ते CH+ आण्विक आयनांसह इलेक्ट्रॉनच्या टक्करांचे परिमाणात्मक मोजमाप गोळा करू शकले.
"आम्हाला आढळले की इलेक्ट्रॉन-प्रेरित रोटेशनल संक्रमण दर मागील सैद्धांतिक अंदाजांशी जुळतो," कॅलोसी म्हणाले. "आमची मोजमाप विद्यमान सैद्धांतिक अंदाजांची पहिली प्रायोगिक चाचणी प्रदान करते. आम्हाला आशा आहे की भविष्यातील गणिते थंड, पृथक क्वांटम सिस्टममधील सर्वात कमी ऊर्जा-स्तरीय लोकसंख्येवर इलेक्ट्रॉन टक्करांच्या संभाव्य परिणामांवर अधिक लक्ष केंद्रित करतील.
प्रथमच प्रायोगिक सेटिंगमध्ये सैद्धांतिक अंदाजांची पुष्टी करण्याव्यतिरिक्त, संशोधकांच्या या गटाच्या अलीकडील कार्यामध्ये महत्त्वपूर्ण संशोधन परिणाम असू शकतात. उदाहरणार्थ, त्यांचे निष्कर्ष असे सूचित करतात की क्वांटम ऊर्जा पातळीतील बदलाचा इलेक्ट्रॉन-प्रेरित दर मोजणे शक्य आहे. रेडिओ दुर्बिणीद्वारे शोधलेल्या अंतराळातील रेणूंच्या कमकुवत सिग्नलचे विश्लेषण करताना किंवा पातळ आणि थंड प्लाझ्मामधील रासायनिक प्रतिक्रियांचे विश्लेषण करताना महत्त्वपूर्ण.
भविष्यात, हा पेपर नवीन सैद्धांतिक अभ्यासाचा मार्ग मोकळा करू शकतो जे थंड रेणूंमधील रोटेशनल क्वांटम उर्जेच्या पातळीच्या व्यापावरील इलेक्ट्रॉन टक्करांच्या प्रभावाचा अधिक बारकाईने विचार करतात. यामुळे इलेक्ट्रॉन टक्करांचा सर्वात मजबूत परिणाम कुठे होतो हे शोधण्यात मदत होईल. क्षेत्रात अधिक तपशीलवार प्रयोग करणे शक्य आहे.
"क्रायोजेनिक स्टोरेज रिंगमध्ये, आम्ही अधिक डायटॉमिक आणि पॉलिएटॉमिक आण्विक प्रजातींच्या रोटेशनल एनर्जी लेव्हलची तपासणी करण्यासाठी अधिक अष्टपैलू लेसर तंत्रज्ञान सादर करण्याची योजना आखत आहोत," कॅलोसी जोडते." हे मोठ्या संख्येने अतिरिक्त आण्विक आयन वापरून इलेक्ट्रॉन टक्कर अभ्यासासाठी मार्ग मोकळा करेल. . या प्रकारची प्रयोगशाळा मोजमाप पूरक होत राहतील, विशेषत: चिलीमधील अटाकामा लार्ज मिलिमीटर/सबमिलीमीटर ॲरे सारख्या शक्तिशाली वेधशाळांचा वापर करून निरीक्षणात्मक खगोलशास्त्रात. "
जर तुम्हाला शुद्धलेखनाच्या चुका, अशुद्धता आढळल्यास किंवा या पृष्ठाच्या सामग्रीसाठी संपादन विनंती पाठवायची असल्यास कृपया हा फॉर्म वापरा. ​​सामान्य चौकशीसाठी, कृपया आमचा संपर्क फॉर्म वापरा. ​​सामान्य अभिप्रायासाठी, कृपया खालील सार्वजनिक टिप्पणी विभाग वापरा (कृपया अनुसरण करा मार्गदर्शक तत्त्वे).
तुमचा अभिप्राय आमच्यासाठी महत्त्वाचा आहे. तथापि, संदेशांच्या संख्येमुळे, आम्ही वैयक्तिक प्रतिसादांची हमी देत ​​नाही.
तुमचा ईमेल पत्ता फक्त प्राप्तकर्त्यांना ईमेल कोणी पाठवला आहे हे कळवण्यासाठी वापरला जातो. तुमचा पत्ता किंवा प्राप्तकर्त्याचा पत्ता इतर कोणत्याही कारणासाठी वापरला जाणार नाही. तुम्ही एंटर केलेली माहिती तुमच्या ईमेलमध्ये दिसेल आणि Phys.org द्वारे कोणत्याही प्रकारे राखून ठेवली जाणार नाही. फॉर्म
तुमच्या इनबॉक्समध्ये साप्ताहिक आणि/किंवा दैनंदिन अपडेट्स मिळवा. तुम्ही कधीही सदस्यत्व रद्द करू शकता आणि आम्ही तुमचे तपशील तृतीय पक्षांसोबत कधीही शेअर करणार नाही.
ही वेबसाइट नेव्हिगेशनमध्ये मदत करण्यासाठी, आमच्या सेवांच्या तुमच्या वापराचे विश्लेषण करण्यासाठी, जाहिरात वैयक्तिकरणासाठी डेटा गोळा करण्यासाठी आणि तृतीय पक्षांकडून सामग्री देण्यासाठी कुकीज वापरते. आमची वेबसाइट वापरून, तुम्ही कबूल करता की तुम्ही आमचे गोपनीयता धोरण आणि वापर अटी वाचल्या आणि समजून घेतल्या आहेत.