1.5 सेमी की लंबाई के साथ एक माइक्रोप्रोसेसर त्वरक मॉड्यूल का एक काम प्रोटोटाइप बनाया गया था

ICover ब्लॉग पेज पर आपका स्वागत है ! यह विश्वास करना मुश्किल है, लेकिन 1.5 सेमी की लंबाई और 1 मिमी की मोटाई वाला एक उपकरण वास्तव में टेराएर्ट्ज़ रेंज में माइक्रोप्रर्टिकल्स के त्वरक के एक मॉड्यूल के रूप में कार्य कर सकता है। हम वर्णन करेंगे कि एक लघु त्वरक क्या है और हमारे लेख में इसका आवेदन किन संभावनाओं के साथ खुलेगा।



उप-परमाणु स्तर पर कणों के मूलभूत गुणों का अध्ययन करने के लिए, लार्ज हैड्रोन कोलाइडर (LHC) बनाया गया था। लेकिन योजना की सभी भव्यता और शुरुआती संभावनाओं के साथ, एलएचसी क्षमताओं को लागू करना मुश्किल है, कम से कम इस स्तर पर, कई व्यावहारिक मुद्दों को हल करने में, जो एक्स-रे लेज़रों के निर्माण में चिकित्सा, सामग्री विज्ञान, कण भौतिकी में जमा हुए हैं। विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के अवरक्त और माइक्रोवेव विकिरण के बीच सीमा में काम करने वाले त्वरक उन्हें जवाब देने में मदद कर सकते हैं।

वैज्ञानिकों के एक अंतरराष्ट्रीय अंतःविषय समूह ने एक लघु मॉड्यूलर कण त्वरक का पहला प्रोटोटाइप बनाया जो रेडियो आवृत्ति तरंगों के बजाय टेराएर्ट्ज़ विकिरण का उपयोग करता है। एक सक्रिय त्वरक मॉड्यूल की लंबाई केवल 1.5 सेमी और 1 मिमी की मोटाई है। विकास ने DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron), CFEL (सेंटर फॉर फ्री-इलेक्ट्रॉन लेजर साइंस), मैसाचुसेट्स यूनिवर्सिटी ऑफ़ टेक्नोलॉजी और मैटर ऑफ़ इंस्टीट्यूट ऑफ़ स्ट्रक्चर एंड डायनामिक्स के विशेषज्ञों ने भाग लिया। मैटर की संरचना और गतिशीलता के लिए मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट।

अधिकांश मौजूदा रैखिक तरंग त्वरक रेडियो आवृत्ति रेंज में विद्युत चुम्बकीय विकिरण के साथ काम करते हैं। इसलिए, उदाहरण के लिए, पेट्रा III त्वरक, 2.3 किमी लंबा, DESY में बनाया गया 500 मेगाहर्ट्ज़ की आवृत्ति का उपयोग करता है। टेराटेज़ रेंज में एक फेमटोसेकंड से कम की अवधि में तरंग दैर्ध्य के उपयोग के लिए धन्यवाद, अनुसंधान समूह के एक सदस्य, प्रोफेसर फ्रांज कार्तनर बताते हैं, संरचना के समग्र आकार को 1000 गुना से कम करना संभव था। एक प्रयोगात्मक XFEL terahertz रेंज, जिसमें अलग त्वरक मॉड्यूल शामिल हैं, एक मीटर से कम होने की उम्मीद है।

फ्री इलेक्ट्रॉन लेजर (एफईएल) लेजर प्रकाश की चमक उत्पन्न करते हैं, एक तरंग पथ के साथ कण त्वरक से उच्च गति के इलेक्ट्रॉनों को भेजते हैं, जिसके परिणामस्वरूप वे हर बार विक्षेपित होने पर प्रकाश उत्सर्जित करते हैं। बिल्कुल उसी सिद्धांत का उपयोग लेजर में किया जाएगा " यूरोपीय एक्सएफईएल"DESY की भागीदारी के साथ एक अंतरराष्ट्रीय परियोजना के हिस्से के रूप में आज बनाया जा रहा है। यह बताया गया है कि वस्तु की कुल लंबाई तीन किलोमीटर से अधिक होगी।

" नाड़ी की लंबाई में कमी के अनुपात में, इसकी चरम शक्ति और गतिविधि बढ़ जाएगी। ये बहुत ही कम दालें हमें बहुत तेजी से रासायनिक प्रक्रियाओं पर नए डेटा प्राप्त करने की अनुमति देंगी, जैसे कि प्रकाश संश्लेषण में जगह लेने वाले, "केर्टनर कहते हैं।

एक प्रोटोटाइप बनाने के लिए, एक विशेष माइक्रोस्कोपिक एक्सीलरेटर मॉड्यूल विकसित किया गया था और इसका इस्तेमाल किया गया था, जो टेराहर्ट्ज़ विकिरण रेंज में काम कर रहा था। प्रयोग में भाग लेने वाली इलेक्ट्रॉन बंदूक CFEL समूह द्वारा प्रोफेसर ड्वेन मिलर के मार्गदर्शन में बनाई गई थी, जिसका नाम इंस्टीट्यूट ऑफ स्ट्रक्चर एंड डायनेमिक्स ऑफ डायरेक्टर के एक सदस्य के नाम पर रखा गया था। मैक्स प्लैंक। त्वरक में प्रवेश करने वाले इलेक्ट्रॉनों को त्वरक चैंबर में प्रतिध्वनित होने वाली टेराहर्ट्ज़ विकिरण तरंगों की ऊर्जा के कारण त्वरित किया जाता है।

वर्तमान चरण में विकास की मुख्य उपलब्धि, वैज्ञानिकों और डिजाइनरों के अनुसार, विचार की कार्य क्षमता का प्रदर्शन है। सीएफईएल के सह-लेखक आर्य फाल्दी बताते हैं कि सैद्धांतिक गणना करने वाले सीएफईएल के सह-लेखक आरई फाल्दी बताते हैं, '' हमारे द्वारा प्राप्त 7 केवी (किलियोलेरोन्ट-वोल्ट्स) के त्वरण से प्राप्त लाभ को शायद ही कोई ठोस उपलब्धि कहा जा सकता है, लेकिन यह प्रयोग दिखाता है कि सिद्धांत वास्तव में काम करता है। "प्राप्त परिणाम और सिद्धांत इस बात की पुष्टि करते हैं कि हम प्रति मीटर एक गीगावाट तक एक त्वरित ढाल प्राप्त करने में सक्षम हैं" ... यह सबसे अच्छा ऑपरेटिंग त्वरक मॉड्यूल की तुलना में दस गुना अधिक है।

एक अधिक उन्नत प्लाज्मा त्वरक की तकनीक, जो अब प्रायोगिक स्तर पर है, और भी उच्च गति प्राप्त करने की अनुमति देगा, लेकिन इसमें टेराएर्ट्ज़ प्रोटोटाइप का उपयोग करने वालों की तुलना में काफी अधिक शक्तिशाली लेजर की आवश्यकता होगी।

भौतिकविदों को भरोसा है कि कण भौतिकी में उपयोग के लिए भविष्य के रैखिक त्वरक के दृष्टिकोण से टेराएर्ट्ज़ प्रौद्योगिकियां बहुत रुचि रखती हैं, कॉम्पैक्ट एक्स-रे लेज़रों के निर्माण के साधन के रूप में और भौतिक भौतिकी के वैज्ञानिक अनुसंधान में उपयोग किए जाने वाले इलेक्ट्रॉन स्रोतों, एक्स-रे और इलेक्ट्रॉनिक का उपयोग करके चिकित्सा उपकरण के रूप में। विकिरण।

आने वाले वर्षों में, हैम्बर्ग में CFEL टीम "टेराएर्ट्ज़" प्रौद्योगिकी के सिद्धांतों का उपयोग करके एक कॉम्पैक्ट, प्रयोगात्मक मुक्त इलेक्ट्रॉन प्रयोगशाला एक्स-रे लेजर (XFEL) बनाने की योजना बना रही है। यूरोपीय अनुसंधान परिषद के स्तर पर परियोजना का समर्थन प्रदान किया जाता है।

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रियाओं को समझना, प्राप्त आंकड़ों को ध्यान में रखते हुए, इस प्रक्रिया के एक प्रभावी कृत्रिम मॉडल बनाने की संभावना को खोल देगा और सौर ऊर्जा को और अधिक कुशलता से परिवर्तित करने के तरीके खोजने और CO2 उत्सर्जन को कम करने के लिए नई तकनीकों का निर्माण करेगा। इसके अलावा, शोधकर्ता अन्य महत्वपूर्ण रासायनिक प्रतिक्रियाओं का अध्ययन करने में रुचि रखते हैं। जैसा कि केर्टनर बताते हैं, "प्रकाश संश्लेषण कई संभावित उत्प्रेरक प्रक्रियाओं का सिर्फ एक उदाहरण है जिसकी हम जांच करना चाहेंगे।" कॉम्पैक्ट एक्सएफईएल त्वरक को एक्स-रे के अधिक उन्नत स्रोत के रूप में उन्नत चिकित्सा इमेजिंग के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। ”

वैज्ञानिकों के संयुक्त समूह और लघु टेराहर्ट्ज़ त्वरक के अध्ययन के बारे में अधिक जानकारी के लिए, प्रकाशन पृष्ठ देखें।

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