हैलो, मेरा नाम अलेक्जेंडर है, और मैं एक भौतिक विज्ञानी हूं। बाहर से, यह एक फैसले की तरह लग सकता है, लेकिन वास्तव में यह है। यह पता चला कि मैं भौतिकी में मौलिक अनुसंधान कर रहा हूं, अर्थात् त्वरित आवेशित कणों का अध्ययन करना: प्रोटॉन और वे सभी बड़े धनात्मक धनात्मक आयन हैं, अर्थात्। अध्ययन में, मैं एलएचसी जैसे बड़े त्वरक का उपयोग नहीं करता हूं, लेकिन मैं एक लेजर के साथ पन्नी पर गोली मारता हूं, और एक प्रोटॉन गति पन्नी से बाहर निकलता है।



अब मेरे बारे में कुछ शब्द। मैंने सेंट पीटर्सबर्ग में फोटोनिक्स और ऑप्टो-सूचना विज्ञान के आईटीएमओ संकाय से स्नातक किया, फिर माइक्रो- और नैनो-टेक्नोलॉजी की दिशा में ऑल्टो विश्वविद्यालय (यह फिनलैंड में है) में एक जादूगर के पास गया और फिर मैंने इन सभी छोटी चीजों, सूक्ष्मदर्शी और विशेष रूप से एक साफ कमरे पर थूक दिया। और मैं बड़े लेज़रों के साथ मौलिक विज्ञान में चला गया। अब मैं स्वीडन के दक्षिण-पश्चिम में ग्रेजुएट स्कूल में उसी नाम के विश्वविद्यालय के लुंड शहर में काम करता हूं। यह कोपेनहेगन से निकली एक तोप की दूरी के बारे में है।

के रूप में त्वरित, इसलिए उड़ान भरी

आवेशित कणों के त्वरक स्वयं एक नया विचार नहीं हैं, लेकिन जिस विधि से मैं उन्हें गति देता हूं वह अपेक्षाकृत ताजा है, मेरे जैसी ही उम्र के बारे में। यह आपको त्वरक के आकार और इसकी लागत को कम करने की अनुमति देता है, जिसमें काम और रखरखाव की लागत भी शामिल है। नीचे दी गई तस्वीर में दो प्रकारों के बीच अंतर का अनुमान लगाया जा सकता है।

बाईं ओर एक इलेक्ट्रोस्टैटिक रैखिक त्वरक (थोड़ा विघटित) है; सही करने के लिए मेरी छोटी लेकिन गर्व पन्नी छेद निर्माता है

आइए ग्लॉमी फिजिकल जीनियस के इन दो पैटर्नों की तुलना अधिक विस्तार से करें। बाएं त्वरक और दाईं ओर देखें, फिर बाईं ओर और फिर से दाईं ओर: हाँ, मेरा एक घोड़े पर है (एक मजाक - लेखक की टिप्पणी)। वास्तव में, मेरा केवल एक मीटर व्यास होता है, और प्रोटॉन स्वयं पन्नी के एक टुकड़े से त्वरित होते हैं। इसका धारक एक सुंदर तांबे की स्कर्ट पहने हुए सर्कल के ठीक बीच में स्थित है। यह बाएं नमूने की तुलना में बहुत सरल और अधिक कॉम्पैक्ट है, जो एक बस के आकार का है और इसके अलावा एस्फाइजिंग गैस से भरा है। तो, अपने आप को बहुत (यह अक्सर भौतिक विज्ञान में होता है कि बेहतर होता है), एक त्वरक प्रक्रिया के भौतिकी में बदल सकता है।

चूंकि हम चार्ज कणों में तेजी लाते हैं, इसलिए विद्युत क्षेत्र के साथ ऐसा करना सबसे तर्कसंगत है। जिस क्षेत्र में हम तनाव में आएंगे। उन लोगों के लिए जो स्कूल के बाद आगे और पीछे के अंत में गए थे, मैं आपको याद दिलाता हूं: विद्युत क्षेत्र की ताकत एक वेक्टर भौतिक मात्रा है जो किसी दिए गए बिंदु पर विद्युत क्षेत्र की विशेषता है और संख्यात्मक रूप से क्षेत्र में दिए गए बिंदु पर रखे गए एक निश्चित बिंदु आवेश पर काम करने वाले बल के अनुपात के बराबर है, इस शुल्क का परिमाण (विकिपीडिया से गंदा कॉपी-पेस्ट)। इसका V / m का आयाम है। तुलना करने के लिए, बायीं ओर त्वरक प्रोटॉन को 4 MeV (Megaelectron-volts) में बदल देता है, जो कि प्रकाश की गति का 2.77 * 10 ⁷ m / s या 9.2% है। चूंकि प्रोटॉन चार्ज 1 है, और त्वरक दो मीटर लंबा है, क्षेत्र की ताकत 2 एमवी / मी होगी। यहां हमने माना कि सभी जगहों पर क्षेत्र को एक दिशा में निर्देशित किया जाता है और सामान्य तौर पर, सच्चाई के बहुत करीब थे। एक स्टाइलिश एक्सीलरेटर में कई टीवी / मी के ऑर्डर की फील्ड स्ट्रेंथ होती है, यानी लगभग एक मिलियन गुना ज्यादा। फिर भी, यह पहचानने योग्य है कि इसकी लंबाई केवल कुछ माइक्रोन है।

इसलिए, इस बिंदु पर, हमें पता चला है कि किसका क्षेत्र स्थिर है। यह भौतिक और इंजीनियरिंग तंत्र की ओर मुड़ने का समय है जो इस क्षेत्र को बनाता है। पारंपरिक त्वरक के मामले में, दो धातु शीट हैं, जिनमें से एक को नकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है, और दूसरा किसी भी तरह से नहीं। ऊन के एक टुकड़े के साथ एक ईबोनाइट छड़ी को रगड़ने के बारे में स्कूल के प्रयोग को याद रखें। यहां सिद्धांत बिल्कुल समान है, लेकिन निष्पादन बहुत अधिक जटिल है। यदि आप पन्नी से प्रोटॉन को तेज करते हैं, तो क्षेत्र इलेक्ट्रॉनों द्वारा बनाया जाता है, इलेक्ट्रॉन गर्म प्लाज्मा से बाहर निकलते हैं, प्लाज्मा को एक लेजर द्वारा प्राप्त किया जाता है और गर्म किया जाता है, और इस सब के बारे में बाकी पोस्ट।

क्या आप चाहते हैं कि मैं उससे टकराऊं, और वह बैंगनी रंग की छींटे मारता है?

यदि आप बहुत मुश्किल से मारते हैं, तो आप कई अद्भुत शारीरिक घटनाएं देख सकते हैं। इस तरह हार्वर्ड के लोगों को धातु हाइड्रोजन मिला, और फिर इसे खो दिया।

मेरे मामले में, मैं एक लेजर के साथ पन्नी को गोली मारता हूं। मैं गर्म घने पदार्थ प्राप्त करने की प्रक्रियाओं के गैर-तुच्छ भौतिक विज्ञान की व्याख्या करने के बाद इसे और अधिक विस्तार से बताऊंगा, जो कि वास्तव में वैज्ञानिक दृष्टि से प्लाज्मा का नाम है, जो मेरे प्रोटॉन के त्वरण की विजय के लिए जिम्मेदार है। और अब, पहली चीजें पहले।

लेज़र 800 एनएम की तरंग दैर्ध्य और 35 एफएस की अवधि (10 ^-15 एस) के साथ दालों को उत्पन्न करता है, अर्थात, निर्वात में वास्तविक नाड़ी की लंबाई लगभग 10 माइक्रोन है। लगभग 2 J ऊर्जा इस आवेग में बह जाती है, और यह बहुत कुछ है। यदि हम इस आवेग को लेते हैं और इसे पन्नी में 5 माइक्रोन के एक साफ गोल स्थान पर ध्यान केंद्रित करते हैं, तो तीव्रता 10 ²⁰ डब्ल्यू / सेमी ² के क्रम की होगी। यह बहुत अशोभनीय है। फिर से थोड़ी तुलना: स्टील को 10 ⁸ डब्ल्यू / सेमी ² (या तो) की तीव्रता से आसानी से काटा जा सकता है।

वास्तव में, एम्पलीफायर की डिजाइन विशेषताओं के कारण, लेजर पल्स में एक पूर्ववर्ती पेडस्टल होता है जो लगभग 500 पीएस होता है, और यह पेडेस्टल प्रोटॉन को अच्छी तरह से तेज करने में मदद करता है।

Ionized - सशस्त्र का मतलब है

स्मरण करो कि पदार्थ में प्रवेश करने पर प्रकाश क्या होता है। ऊर्जा को संरक्षित किया जाना चाहिए, जिसका अर्थ है कि घटनाओं के केवल तीन संस्करण हैं: प्रतिबिंब, संचरण और अवशोषण। कठोर जीवन में, उपरोक्त सभी एक ही बार में मौजूद हैं। बहुत प्रारंभिक चरण में, हम अवशोषण में रुचि रखते हैं।

तो, हमारे पास एक पेडस्टल है, जिसे हम पन्नी के एक टुकड़े पर भी पूरी तरह से ध्यान केंद्रित करते हैं, और यह पूरी तरह से वहां अवशोषित होता है। ठोस राज्य भौतिकी की जटिलता में नहीं जाने के लिए, हम एक स्टैंड-अलोन परमाणु के अवशोषण पर विचार करते हैं। क्वांटम यांत्रिकी से हम जानते हैं कि केवल एक फोटॉन को अवशोषित किया जा सकता है, जिसकी ऊर्जा एक राज्य से दूसरे राज्य में इलेक्ट्रॉन के संक्रमण की ऊर्जा के बराबर होती है। यदि फोटॉन ऊर्जा आयनीकरण ऊर्जा (जो कि माता-पिता के घोंसले से एक मुफ्त यात्रा के लिए एक इलेक्ट्रॉन भेज रही है) से अधिक है, तो अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन की गतिज ऊर्जा में जाएगी, सब कुछ सरल है। हमारे मामले में, 800 एनएम के तरंग दैर्ध्य वाले फोटॉन में पर्याप्त ऊर्जा नहीं होती है (यह एक फोटॉन की ऊर्जा है, न कि पूरी नाड़ी!) लक्ष्य को आयनित करने के लिए, लेकिन यहां भौतिकी हमारी सहायता के लिए आती है। याद रखें, मैंने एक बड़ी विकिरण तीव्रता का उल्लेख किया है? यदि, उपांग में, हम अभी भी याद करते हैं कि प्रकाश को फोटॉन फ्लक्स के रूप में दर्शाया जा सकता है, और तीव्रता सीधे आनुपातिक है, तो यह पता चलता है कि फोटॉन फ्लक्स बहुत बड़ी है। और अगर फ्लक्स इतना बड़ा है, तो यह संभावना है कि कई फोटॉन एक ही स्थान पर और एक ही समय में पहुंचेंगे, और जब उनकी ऊर्जा अवशोषित हो जाएगी तो वे जोड़ देंगे, और आयनीकरण अभी भी होगा। अजीब तरह से पर्याप्त है, इस घटना को मल्टीफ़ोटोन आयनीकरण कहा जाता है, और हम नियमित रूप से इसका उपयोग करते हैं।

फिलहाल, हमारे पास यह है कि इलेक्ट्रॉनों को सफलतापूर्वक फाड़ दिया गया है, जिसका अर्थ है कि मुख्य नाड़ी तैयार प्लाज्मा पर आती है और इसे गर्म करना शुरू कर देती है।

प्लाज्मा भौतिकी के मूल तत्व (मजाक के साथ नहीं आए, आह)

गर्म करने से पहले यह पदार्थ के एक राज्य के रूप में प्लाज्मा के बारे में थोड़ी सी बात के लायक है। प्लाज्मा, यह एक गैस की तरह है, केवल इलेक्ट्रॉन अलग होते हैं, और नाभिक अलग होते हैं। हम अपने प्लाज्मा को लगभग एक आदर्श गैस मानेंगे, लेकिन इलेक्ट्रॉनों से मिलकर।

एक प्लाज्मा की हमारी मुख्य विशेषता इसका घनत्व (प्रति यूनिट आयतन इलेक्ट्रॉनों की संख्या) होगी, इस मूल्य को $ n_e $ (अपवर्तक सूचकांक के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए) द्वारा निरूपित किया जाएगा, और इन बहुत इलेक्ट्रॉनों का तापमान, यानी उनकी औसत गति। यह बोल्ट्जमन वितरण द्वारा उसी तरह वर्णित किया गया है जैसे स्कूल भौतिकी पाठ्यक्रम में:

$$$ $ प्रदर्शन $ $ \ frac {m_e v ^ 2} {2} = \ frac {1} {2} k_B T_e, $ $ प्रदर्शन $ $

जहाँ आसानी से पीछा करता है

$$$$ प्रदर्शन $$ \ langle v \ rangle = \ sqrt [] {k_B T_e / m_e}, $ $ $ $ प्रदर्शित

जहाँ$$ $ इनलाइन $ k_B $ इनलाइन $ - बोल्ट्जमन स्थिरांक$$ $ इनलाइन $ T_e $ इनलाइन $ इलेक्ट्रॉन तापमान है, और$$ $ इनलाइन $ m_e $ इनलाइन $ इलेक्ट्रान का द्रव्यमान है। हां, यहां हमने एक आयामी मामला माना है, लेकिन हमें वास्तव में अपनी प्रक्रियाओं का वर्णन करने के लिए और अधिक की आवश्यकता नहीं है।

अब हम पहले से वर्णित प्लाज्मा पर एक विद्युत क्षेत्र लागू करते हैं। आपको याद दिला दूं कि प्लाज्मा में आवेशित कण होते हैं, जिसका अर्थ है कि जिस स्थान पर हमने क्षेत्र को लगाया है, उससे एक निश्चित दूरी पर एक घनत्व पर, इलेक्ट्रॉन स्रोत को ढँकेंगे (थोड़ा मैट्रोसोव्स की ऐसी भीड़ - लेखक का नोट)। इसके लिए आवश्यक दूरी को डेबी की लंबाई कहा जाता है और इसे समीकरण द्वारा दिया जाता है

$$$ $ प्रदर्शन $ $ \ lambda_D = \ sqrt [] {\ frac {\ epsilon_0 k_B T_e} {q ^ 2_e n_e}}। $ $ प्रदर्शन $ $

यहां$$ $ इनलाइन $ q_e $ इनलाइन $ स्पष्ट रूप से एक इलेक्ट्रॉन का प्रभार, और$$ $ इनलाइन $ \ epsilon_0 $ इनलाइन $ - वैक्यूम की ढांकता हुआ स्थिरांक, ऐसा मौलिक स्थिरांक। प्रक्रिया के सरल भौतिकी को देखने के लिए हम इस सूत्र का थोड़ा विश्लेषण करते हैं। इलेक्ट्रॉनों के घनत्व में वृद्धि, हम उनके बीच की औसत दूरी को कम करते हैं, परिणामस्वरूप, थोड़ी दूरी के लिए, हम अपने क्षेत्र को पूरी तरह से ढालने के लिए पर्याप्त इलेक्ट्रॉनों को इकट्ठा करते हैं। दूसरी ओर, उच्च तापमान, इलेक्ट्रॉनों के बीच औसत दूरी जितनी अधिक होगी।

स्क्रीनिंग प्रभाव और इलेक्ट्रॉनों के एक अच्छी तरह से परिभाषित औसत तापमान (तापमान पर निर्भर करता है) के कारण, प्लाज्मा अचानक अचानक आने वाले क्षेत्र पर प्रतिक्रिया नहीं करता है। यह मानना ​​तर्कसंगत है कि प्रतिक्रिया समय डेबी लंबाई और इलेक्ट्रॉन वेग से संबंधित है। एक झील पर एक पत्थर फेंकने के लिए एक अच्छा सादृश्य है। एक पूरी झील की तुलना में, पत्थर पानी की सतह पर काम करता है। पानी का हिस्सा तुरंत बदल जाता है (यह वह जगह है जहां यह फ्लॉप हो गया), और फिर पानी की सतह के माध्यम से लहरें फैलने लगती हैं। प्लाज्मा के मामले में, अचानक दिखने वाला विद्युत क्षेत्र एक पत्थर है। प्लम का आकार परिरक्षण की लंबाई (क्षेत्र इसके परे कार्य नहीं करता है) द्वारा निर्धारित किया जाता है, और तरंगों का प्रसार इस बात पर निर्भर करता है कि इलेक्ट्रॉन एक दूसरे के कितने करीब हैं। हम प्लाज्मा प्रतिक्रिया समय के रूप में ऐसी विशेषता पेश कर सकते हैं:

$$$ इनलाइन $ t_D = \ lambda_D / v $ इनलाइन $ । द्वारा और बड़े, यह हमें उस समय को दिखाता है जिसके दौरान लागू फ़ील्ड में बदलाव के बारे में जानकारी उन इलेक्ट्रॉनों तक पहुंच जाएगी, जैसा कि यह था, इसे नहीं देखा।

चूंकि हम भौतिक विज्ञानी हैं, हम वास्तव में समय पसंद नहीं करते हैं। आवृत्तियों के साथ काम करना बहुत अधिक सुविधाजनक है, इसलिए हम एक प्लाज्मा की प्राकृतिक आवृत्ति की अवधारणा को पेश करते हैं। यह मान हमें दिखाएगा कि हम कितनी बार क्षेत्र को बदल सकते हैं ताकि इलेक्ट्रॉनों के पूरे संचय, जिसे हम गर्व से प्लाज्मा कहते हैं, के पास इन परिवर्तनों का जवाब देने का समय है। खैर, क्या आसान हो सकता है? प्रतिक्रिया समय द्वारा इकाई को विभाजित करें, और यहाँ यह है - आवृत्ति:

$$$ $ $ $ $ $ \ omega_p = \ frac {1} {t_D} = \ sqrt [] {\ frac {q ^ 2_e n_e} {\ epsilon_0 m_e}}। $ $ प्रदर्शन $ $

यह देखना आसान है कि प्लाज्मा दोलनों की स्वदेशीता इलेक्ट्रॉन घनत्व पर निर्भर करती है। अधिक इलेक्ट्रॉनों, उच्च आवृत्ति। आप एक और सादृश्य आकर्षित कर सकते हैं, लेकिन इस बार वसंत पेंडुलम के साथ। उच्च इलेक्ट्रॉन घनत्व हमें बताता है कि वे एक दूसरे के करीब हैं, जिसका अर्थ है कि वे अधिक दृढ़ता से बातचीत करते हैं। हम मानते हैं कि प्रत्यक्ष अनुपात में उनकी बातचीत पेंडुलम के वसंत लोच के साथ जुड़ी हुई है। और अधिक से अधिक लोच, उच्च आवृत्ति दोलन।

एक प्लाज्मा की प्राकृतिक आवृत्ति भी इसके अपवर्तक सूचकांक को निर्धारित करती है। ईमानदार होने के लिए, हम एक प्लाज्मा में इलेक्ट्रॉनों के सामूहिक गति के तरंग समीकरण को लिखते हैं, और फिर इलेक्ट्रॉन घनत्व में छोटे बदलावों को मानते हैं (हम ऐसा यहां नहीं करेंगे क्योंकि यह उबाऊ है), तो हम अपवर्तक सूचकांक को निम्नानुसार सेट करते हैं:

$$$$ $ $ $ $ \ _ \ _ \ _ \ _ \ _ \ _ \ _ \ _ \ _ display ^ ^ ^ \ \ \ \ \ rt et et $ $ प्रदर्शन $ $

यहां$$ $ इनलाइन $ \ omega_0 $ इनलाइन $ लागू विद्युत क्षेत्र की परिपत्र आवृत्ति है। वह रडार / एस में है और हर्ट्ज में नहीं है!

हम इस अभिव्यक्ति को ध्यान से देखते हैं। एक प्रायोगिक भौतिक विज्ञानी के रूप में, मैं आत्माओं को वास्तविक संख्या में नहीं पीता, लेकिन मैं जटिल लोगों, विशेष रूप से जटिल अपवर्तक सूचकांक को अनदेखा करने की कोशिश करता हूं। खैर, प्रकाश कैसे हो सकता है, अंत में, इस मामले में प्रचार करता हूं कि मैं निर्वात की तुलना में धीमा हूं ? यह किसी प्रकार की बकवास है! वास्तव में नहीं, लेकिन उस समय पर और अधिक। अगर$$ $ इनलाइन $ \ omega_0> \ omega_p $ इनलाइन $ , तब अभिव्यक्ति का वास्तविक अर्थ होता है, और एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र हमारे प्लाज्मा के अंदर फैलता है। हर कोई खुश है, और हम ऐसे प्लाज्मा को अपर्याप्त रूप से घने कहेंगे। हालाँकि, यदि$$ $ इनलाइन $ \ omega_0 <\ omega_p $ इनलाइन $ , फिर अपवर्तक सूचकांक न केवल जटिल हो जाता है, बल्कि पूरी तरह से काल्पनिक है। इस मामले में (और न सिर्फ इसलिए कि मैं ऐसा चाहता था) लहर वहां बिल्कुल भी प्रचार नहीं करेगी, लेकिन तुरंत नुकसान के बिना परिलक्षित होगी। यह बहुत घना प्लाज्मा है। एक बहुत ही शांत घटना, जिस तरह से। इसे प्लाज्मा दर्पण कहा जाता है।

और मिठाई के रूप में$$ $ इनलाइन $ \ omega_0 = \ omega_p $ इनलाइन $ । यह महत्वपूर्ण घनत्व का प्लाज्मा है। इस मामले में, यह विद्युत क्षेत्र को वैकल्पिक रूप से (हमारे द्वारा आपूर्ति) के साथ प्रतिध्वनि में प्रवेश करना शुरू कर देता है। इस तरह के एक विशेष मामले के लिए, आप महत्वपूर्ण घनत्व की अवधारणा को भी प्रस्तुत कर सकते हैं और इसे इस तरह परिभाषित कर सकते हैं:

$$$$ $ $ $ n_c = \ frac {\ epsilon_0 m_e \ omega ^ 2_0} {q ^ 2_e}। $ $ प्रदर्शन $ $

स्वाभाविक रूप से, महत्वपूर्ण घनत्व मजबूर क्षेत्र की प्रत्येक आवृत्ति के लिए अलग है।

झटका! प्लाज्मा हीटिंग! ऐसा करने के लिए, केवल ...

हमारे मामले में, हम केवल एक हीटिंग तंत्र पर ध्यान केंद्रित करेंगे, जो प्रयोग में प्रबल होता है।

शुरू करने के लिए, जिस प्लास्टल द्वारा हमने प्लाज़्मा बनाया है, उसके पास एक सघन घनत्व ढाल है, इस मामले में हम रिज्यूशन सोखने के माध्यम से गर्म करते हैं। नीचे की छवि में इसका एक चित्रण।


अनुनाद अवशोषण प्रक्रिया का चित्रण: क) लक्ष्य के सामने इलेक्ट्रॉन घनत्व वितरण; बी) एक घनत्व ढाल के साथ एक प्लाज्मा में एक लेजर बीम का अपवर्तन; c) प्लाज्मा में विद्युत क्षेत्र

तो, लेजर हमारे प्लाज्मा पर एक कोण पर चमकता है, ठीक है, इसे 45 डिग्री होने दें, और साथ ही यह घटना के विमान में ध्रुवीकृत होता है। ध्रुवीकरण को आकृति में लाल तीरों द्वारा दर्शाया गया है। हमारे प्लाज्मा में एक घनत्व ढाल है, जिसका अर्थ है कि इसका अपवर्तक सूचकांक लगातार बदल रहा है (यहां यह बढ़ रहा है)। कुछ बिंदु पर, यह होगा कि हमारे लेजर के लिए एक निश्चित प्लाज्मा परत "रोटरी" बन जाती है और यह प्रतिबिंबित करता है, अर्थात, कुछ समय के लिए यह महत्वपूर्ण परत के समानांतर फैल जाएगा। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि महत्वपूर्ण घनत्व परत तक पहुंचने से पहले यह बदल जाएगा, क्योंकि हमने इसे सामान्य से कोण पर लॉन्च किया था। प्लाज्मा घनत्व जिस पर लेजर बीम घूमता है, इस समीकरण द्वारा दिया गया है:

$$$ $ प्रदर्शन $ $ n_t = n_c \ cos ^ 2 \ अल्फा, $ $ प्रदर्शन $ $

जहाँ$$ $ इनलाइन $ n_c $ इनलाइन $ महत्वपूर्ण घनत्व है, और$$ $ इनलाइन $ \ अल्फा $ इनलाइन $ - प्रकाश का घटना कोण।

अब मज़ा शुरू होता है। याद रखें कि प्रकाश न केवल फोटोन का एक प्रवाह है, बल्कि एक विद्युत चुम्बकीय तरंग भी है, अर्थात, हमारी गति में एक विद्युत क्षेत्र है जो एक बड़े आयाम के साथ सामंजस्य स्थापित करता है। जब प्रकाश महत्वपूर्ण परत के समानांतर फैलता है, तो एक लहर तरंग बनती है, जो समय के साथ नहीं बदलती है (स्वाभाविक रूप से, जब तक कि लेजर पल्स जगह में है)। इस लहर का क्षेत्र, वास्तव में, प्लाज्मा परत से आगे प्रवेश करता है जहां प्रकाश मुड़ गया है, और महत्वपूर्ण परत तक पहुंचता है। आपको याद दिलाता हूं कि महत्वपूर्ण परत में प्लाज्मा दोलनों की आवृत्ति लेजर विकिरण की आवृत्ति के समान होती है, जिसका अर्थ है कि पुनर्जीवन होता है। जब लेज़र चमकना बंद हो जाता है, तो वह ऊर्जा जो इसे महत्वपूर्ण परत में इलेक्ट्रॉनों के लिए संचारित करती है, अन्य इलेक्ट्रॉनों को प्रभावों के माध्यम से वितरित की जाती है, जिसका अर्थ है कि प्लाज्मा गरम होता है।

तो कहाँ, वास्तव में, त्वरण है?

अब जब हमने प्लाज्मा में इलेक्ट्रॉनों को गर्म किया है, और लेजर अब चमक नहीं रहा है, तो हम बता सकते हैं कि प्रोटॉन कैसे त्वरित होते हैं। ऐसा करने के लिए, नीचे दी गई तस्वीरों को देखें। इस बिंदु तक, मैंने कभी नहीं कहा कि प्रोटॉन कहाँ से आते हैं। स्वाभाविक रूप से, वे पन्नी सामग्री के कोर से प्रकट नहीं होते हैं। चूंकि हम बहुत साफ-सुथरे नहीं हैं और दस्ताने नहीं पहनते हैं (हाथों में बहुत पसीना आता है), पानी और हाइड्रोकार्बन पन्नी की सतह पर होते हैं। आयनित हाइड्रोजन हमारे प्रोटॉन का अमूल्य स्रोत है। जांच की गई: यदि आप प्रदूषण को हटाते हैं, तो कोई प्रोटॉन नहीं होगा।

	एक पेडस्टल द्वारा प्लाज्मा का निर्माण, यानी लक्ष्य के सामने का आयनीकरण। लक्ष्य के रूप में, 0.4-12 माइक्रोन की मोटाई वाली पन्नी आमतौर पर उपयोग की जाती है।
	यहां, नाड़ी का मुख्य हिस्सा निर्मित प्लाज्मा के साथ बातचीत करता है और इसे गर्म करता है। कुछ इलेक्ट्रॉनों ने इतनी अच्छी तरह से गर्म किया कि वे लक्ष्य के पीछे से उड़ गए।
	जब बहुत सारे इलेक्ट्रॉन बाहर निकलते हैं, तो पन्नी में शेष सकारात्मक चार्ज उन्हें वापस खींच लेता है। प्लाज्मा में, वे फिर से गरम होते हैं और बाहर निकलते हैं। थोड़ी देर के लिए, एक गतिशील संतुलन स्थापित किया जाता है। विद्युत क्षेत्र को लक्ष्य के लंबवत निर्देशित किया गया है
	यह बहुत ही विद्युत क्षेत्र लक्ष्य की पिछली सतह से प्रोटॉन और अन्य आयनों (जो वहां बिल्कुल भी था) पर निर्भर करता है और फिर उन्हें गति प्रदान करता है। जब तक आयनों में तेजी आ गई, तब तक इलेक्ट्रॉन बादल पहले से ही गिर रहा है, और सभी कण एक साथ उड़ना शुरू कर देते हैं। और फिर हम यह मानने लगते हैं कि वे अब बातचीत नहीं करते हैं।

फूट डालो और जीतो

फिलहाल, स्थिति यह है: लेजर लंबे समय तक चमक नहीं रहा है, पन्नी में एक छेद है, इलेक्ट्रॉनों के साथ प्रोटॉन सामान्य रूप से लक्ष्य से इसकी रियर सतह पर उड़ने के लिए अनुकूल हैं। हमें इलेक्ट्रॉनों की आवश्यकता नहीं है, इसीलिए चुंबक हमारी सहायता के लिए आता है। जब एक चुंबकीय क्षेत्र से आवेशित कणों की किरण उड़ती है, तो प्रत्येक कण की लोरेंत्ज़ ताकतों को उसकी गति और आवेश के अनुपात में विक्षेपित किया जाता है। तदनुसार, प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन अलग-अलग दिशाओं में विचलन करेंगे, और हम केवल इलेक्ट्रॉनों की दिशा में नहीं देखेंगे। वैसे, प्रोटॉन की ऊर्जा (जो है, उसकी गति) जितनी अधिक होगी, वह उतनी ही कम विचलित होगी। इसका मतलब है कि प्रोटॉन के प्रति संवेदनशील स्क्रीन को रखकर, हम त्वरित प्रोटॉन की ऊर्जा देख सकते हैं। संख्याओं में कुछ और तुलना: एक चुंबक जो स्थायी रूप से हमारे साथ खड़ा होता है और लगभग 0.75 T का क्षेत्र बनाता है; एमआरआई उपकरणों में, चुंबकीय क्षेत्र 1.5 - 3 टी है।

इसके अलावा, हम उड़ने वाले प्रोटॉन के एक बीम की प्रोफाइल देख सकते हैं। यह गोल है, वैसे। और अगर हम किरण के प्रत्येक भाग में प्रोटॉन ऊर्जा को माप सकते हैं, तो हम इलेक्ट्रॉन बादल के आकार को विशिष्ट रूप से पुनर्स्थापित कर सकते हैं, जिससे हमारे प्रोटॉन को गति मिली।

एक निष्कर्ष के बजाय

एक उचित सवाल उठ सकता है, यह सब क्यों आवश्यक है। मेरा पसंदीदा जवाब बस इतना ही है।यह एक मौलिक विज्ञान है, और इसके क्षणिक अनुप्रयोगों को खोजने की कोशिश व्यर्थ है। शायद कुछ वर्षों में यह कैंसर या थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन के उपचार में अपना आवेदन पा लेगा, लेकिन अभी के लिए मुख्य कार्य हमारे चारों ओर की दुनिया के बारे में कुछ नया सीखना है, ठीक उसी तरह, क्योंकि यह दिलचस्प है।

विशेष रूप से लेजर और इसके उपकरण के बारे में उत्सुक लोगों के लिए

जैसा कि वादा किया गया था, यहां मैं लेजर के बारे में बात करूंगा, जिसकी मदद से मैं विज्ञान करता हूं। मैंने पहले से ही हमारे लेजर की कुछ विशेषताओं का उल्लेख किया है, लेकिन नाड़ी पुनरावृत्ति दर के बारे में बात नहीं की। यह लगभग 80 मेगाहर्ट्ज है। यह आवृत्ति केवल अनुनादक की लंबाई और उस समय के विलोम द्वारा निर्धारित की जाती है, जिसके दौरान प्रकाश अनुनादक के आगे और पीछे उड़ता है। आगे देखते हुए, मैं कहूंगा कि इस तरह की आवृत्ति पर दालों को बढ़ाना अव्यवहारिक है, यह इंजीनियरिंग की दृष्टि से अविश्वसनीय रूप से कठिन है, और आप बिजली नहीं बचा सकते।

मैं विशेष रूप से लेजर सिद्धांत में नहीं जाऊंगा। जहां से लेजर विकिरण आता है वहां की मूल बातें उत्तेजित उत्सर्जन पर एक विकिपीडिया लेख में पूरी तरह से रखी गई हैं। यदि आप बहुत संक्षिप्त होने की कोशिश करते हैं, तो लेजर विकिरण के लिए तीन घटकों की आवश्यकता होती है: सक्रिय माध्यम (फोटॉन भी इससे बाहर निकलते हैं), पंप करना (यह एक राज्य में सक्रिय माध्यम को बनाए रखता है जिसमें अधिक उत्साहित परमाणु होते हैं जो उत्सर्जन कर सकते हैं), और एक गुंजयमान यंत्र भी ( यह सुनिश्चित करता है कि फोटॉन सक्रिय माध्यम से कई गुजरने के दौरान एक दूसरे की नकल करते हैं)। यदि आप सभी घटकों को एक साथ रखते हैं और प्रार्थना करते हैं, तो लेजर चमकना शुरू कर देगा, लेकिन लगातार। यदि आप फिर से कोशिश करते हैं, तो आप उसे दालें पैदा कर सकते हैं, जिनमें मेरी स्थापना पर भी उतना ही कम है। सबसे उत्सुक के लिए,फेमटोसेकंड दालों को उत्पन्न करने की विधि को निष्क्रिय मोड लॉकिंग कहा जाता है। और अब कुएं की एक छोटी सी विशेषता, बहुत कम दाल। यह अक्सर माना जाता है कि लेजर एक ही तरंग दैर्ध्य में चमकता है, और निरंतर मोड में, साथ ही साथ लंबे दालों पर, यह भी सच कहा जा सकता है। वास्तव में, कई जटिल भौतिक प्रक्रियाओं के कारण, जिनके बारे में हम निश्चित रूप से यहां चर्चा नहीं करेंगे, फुले के परिवर्तन द्वारा नाड़ी और इसके स्पेक्ट्रम के लौकिक आकार संबंधित हैं। यही कारण है कि नाड़ी जितनी छोटी होती है, उसका स्पेक्ट्रम उतना ही व्यापक होता है।लौकिक और इसके स्पेक्ट्रम के अस्थायी आकार फूरियर रूपांतरण से संबंधित हैं। यही कारण है कि नाड़ी जितनी छोटी होती है, उसका स्पेक्ट्रम उतना ही व्यापक होता है।लौकिक और इसके स्पेक्ट्रम के अस्थायी आकार फूरियर रूपांतरण से संबंधित हैं। यही कारण है कि नाड़ी जितनी छोटी होती है, उसका स्पेक्ट्रम उतना ही व्यापक होता है।

मान लीजिए कि हमने एक मास्टर थरथरानवाला लॉन्च किया, लेकिन इसकी दालों की ऊर्जा कई एनजे है। याद रखें, शुरुआत में मैंने कहा था कि एक नाड़ी में ऊर्जा जो एक लक्ष्य पर आती है, लगभग 2 J है? तो, यह एक अरब गुना अधिक है। इसका मतलब है कि गति को मजबूत करने की आवश्यकता है, और हम इस बारे में अधिक विस्तार से बात करेंगे।

लघु दालों को आमतौर पर बहुत बड़ी चोटी शक्तियों द्वारा याद किया जाता है (याद रखें, समय से ऊर्जा साझा करें?), और इसमें कई जटिलताएं हैं। यदि मध्यम को उच्च तीव्रता (प्रति इकाई क्षेत्र शक्ति) के साथ विकिरण से रोशन किया जाता है, तो यह जल जाएगा, और यदि सक्रिय माध्यम जला दिया जाता है, तो कुछ भी प्रवर्धित नहीं होगा। यही कारण है कि हम 10 हर्ट्ज की पुनरावृत्ति दर चुनते हैं और केवल उन्हें बढ़ाते हैं। चूंकि बहुत सारे उपकरण हैं और यह सभी इस तरह की आवृत्ति पर काम करता है, हमारे पास एक विशेष बॉक्स है जो इन 10 हर्ट्ज को सभी लोहे को वितरित करता है, और प्रत्येक डिवाइस के लिए आप कई पिकोसेकंड की सटीकता के साथ सिग्नल प्राप्त करने में देरी का चयन कर सकते हैं।

उच्च तीव्रता से निपटने के दो तरीके हैं। जैसा कि आप आसानी से इसकी परिभाषा से अनुमान लगा सकते हैं, आपको या तो क्षेत्र को बढ़ाने या शक्ति को कम करने की आवश्यकता है। पहले के साथ, सब कुछ बहुत स्पष्ट है, लेकिन दूसरी विधि बीसवीं शताब्दी में लेजर तकनीक में एक सफलता थी। यदि आवेग शुरू में बहुत छोटा है, तो इसे फिर से बढ़ाया जा सकता है, मजबूत किया जा सकता है और फिर से संकुचित किया जा सकता है।

यह कैसे करना है यह समझने के लिए, हम प्रकाशिकी की मूल बातें की ओर मुड़ते हैं। विभिन्न तरंग दैर्ध्य के लिए, माध्यम में अपवर्तक सूचकांक अलग-अलग होते हैं, जिसका अर्थ है (अपवर्तक सूचकांक की परिभाषा से, वैसे) कि अपवर्तक सूचकांक में वृद्धि के साथ मध्यम में प्रकाश प्रसार की गति कम हो जाती है। और इसलिए हमने बुधवार को अपने आवेग को लॉन्च किया, और इसका लाल हिस्सा नीले रंग की तुलना में तेजी से सामग्री से गुजरा, यानी आवेग लंबा हो गया, और इसकी चरम शक्ति गिर गई। हुर्रे, अब कुछ भी नहीं जलता है! इस क्षेत्र में गहन ज्ञान के लिए, मैं गुग्गुल और पके हुए दालों के प्रवर्धन (उर्फ चिरपिड पल्स एम्प्लीफिकेशन या सीपीए) के बारे में पढ़ने की सलाह देता हूं।

हमारे लिए जो कुछ भी करना है वह गति को बढ़ाने, संपीड़ित करने, ध्यान केंद्रित करने और पन्नी में छेद बनाने के लिए भेजने के लिए है!

और अब कैप्शन के साथ कुछ तस्वीरें।


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यह एक अलग कमरा है जिसमें तीसरी मेज और मुख्य वैक्यूम पंपों के पंपिंग स्रोत हैं। सिस्टम आउटलेट की दक्षता इतनी है, लगभग 0.1%। मैंने एक बार माना था कि खपत की गई बिजली लगभग 160 किलोवाट है। ये लगभग 960 वीडियो कार्ड हैं जिन्हें संचालित और खनन, खनन, खनन किया जा सकता है। 10 हर्ट्ज की पुनरावृत्ति दर पर प्रवर्धित होने पर इतनी बिजली की खपत होती है। अगर हमने 80 मेगाहर्ट्ज को बढ़ाने की कोशिश की, तो खपत 8 मिलियन गुना बढ़ जाएगी।

आपका ध्यान के लिए धन्यवाद!