লেজার প্রযুক্তি ব্যবহার করে পরিমাপ করা আণবিক আয়ন-ইলেক্ট্রন সংঘর্ষের ঘূর্ণনশীল কুলিং

যখন এটি ঠাণ্ডা স্থানে মুক্ত থাকে, তখন অণুটি তার ঘূর্ণন কমিয়ে এবং কোয়ান্টাম ট্রানজিশনে ঘূর্ণন শক্তি হারিয়ে স্বতঃস্ফূর্তভাবে ঠাণ্ডা হয়ে যায়৷ পদার্থবিদরা দেখিয়েছেন যে এই ঘূর্ণন শীতল প্রক্রিয়াটি আশেপাশের কণার সাথে অণুর সংঘর্ষের মাধ্যমে ত্বরান্বিত, ধীর বা এমনকি উল্টে যেতে পারে৷ .googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
জার্মানির ম্যাক্স-প্ল্যাঙ্ক ইনস্টিটিউট ফর নিউক্লিয়ার ফিজিক্স এবং কলাম্বিয়া অ্যাস্ট্রোফিজিক্যাল ল্যাবরেটরির গবেষকরা সম্প্রতি অণু এবং ইলেকট্রনের মধ্যে সংঘর্ষের ফলে সৃষ্ট কোয়ান্টাম ট্রানজিশন হার পরিমাপ করার লক্ষ্যে একটি পরীক্ষা পরিচালনা করেছেন। তাদের ফলাফল, ফিজিক্যাল রিভিউ লেটারে প্রকাশিত, প্রথম পরীক্ষামূলক প্রমাণ সরবরাহ করে। এই অনুপাতের, যা পূর্বে শুধুমাত্র তাত্ত্বিকভাবে অনুমান করা হয়েছে।
"যখন ইলেকট্রন এবং আণবিক আয়নগুলি একটি দুর্বলভাবে আয়নযুক্ত গ্যাসে উপস্থিত থাকে, তখন অণুর সর্বনিম্ন কোয়ান্টাম-স্তরের জনসংখ্যা সংঘর্ষের সময় পরিবর্তিত হতে পারে," অ্যাবেল ক্যালোসি, গবেষণাটি পরিচালনাকারী গবেষকদের একজন, Phys.org কে বলেছেন৷ "এর একটি উদাহরণ প্রক্রিয়াটি আন্তঃনাক্ষত্রিক মেঘে, যেখানে পর্যবেক্ষণগুলি দেখায় যে অণুগুলি প্রধানত তাদের সর্বনিম্ন কোয়ান্টাম অবস্থায় রয়েছে।নেতিবাচকভাবে চার্জ করা ইলেকট্রন এবং ইতিবাচকভাবে আধানযুক্ত আণবিক আয়নগুলির মধ্যে আকর্ষণ ইলেক্ট্রন সংঘর্ষ প্রক্রিয়াটিকে বিশেষভাবে দক্ষ করে তোলে।"
বছরের পর বছর ধরে, পদার্থবিদরা তাত্ত্বিকভাবে নির্ধারণ করার চেষ্টা করছেন যে সংঘর্ষের সময় মুক্ত ইলেকট্রনগুলি অণুর সাথে কতটা দৃঢ়ভাবে যোগাযোগ করে এবং শেষ পর্যন্ত তাদের ঘূর্ণনশীল অবস্থার পরিবর্তন করে। যাইহোক, এখনও পর্যন্ত, তাদের তাত্ত্বিক ভবিষ্যদ্বাণীগুলি পরীক্ষামূলক সেটিংয়ে পরীক্ষা করা হয়নি।
"এখন পর্যন্ত, প্রদত্ত ইলেক্ট্রন ঘনত্ব এবং তাপমাত্রার জন্য ঘূর্ণন শক্তির স্তরের পরিবর্তনের বৈধতা নির্ধারণের জন্য কোন পরিমাপ করা হয়নি," ক্যালোসি ব্যাখ্যা করেন।
এই পরিমাপটি সংগ্রহ করার জন্য, ক্যালোসি এবং তার সহকর্মীরা বিচ্ছিন্ন চার্জযুক্ত অণুগুলিকে 25 কেলভিনের কাছাকাছি তাপমাত্রায় ইলেকট্রনের সাথে ঘনিষ্ঠ যোগাযোগে নিয়ে এসেছিলেন৷ এটি তাদের পূর্ববর্তী কাজগুলিতে বর্ণিত তাত্ত্বিক অনুমান এবং ভবিষ্যদ্বাণীগুলি পরীক্ষামূলকভাবে পরীক্ষা করার অনুমতি দেয়৷
তাদের পরীক্ষায়, গবেষকরা জার্মানির হাইডেলবার্গের ম্যাক্স-প্ল্যাঙ্ক ইনস্টিটিউট ফর নিউক্লিয়ার ফিজিক্সে একটি ক্রায়োজেনিক স্টোরেজ রিং ব্যবহার করেছেন, যা প্রজাতি-নির্বাচিত আণবিক আয়ন বিমের জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। অন্য কোন ব্যাকগ্রাউন্ড গ্যাস থেকে মূলত খালি করা হয়।
"একটি ক্রায়োজেনিক রিংয়ে, সঞ্চিত আয়নগুলিকে রিং দেয়ালের তাপমাত্রায় বিকিরণকারীভাবে শীতল করা যেতে পারে, সর্বনিম্ন কয়েকটি কোয়ান্টাম স্তরে ভরা আয়ন প্রদান করে," ক্যালোসি ব্যাখ্যা করেন৷" সম্প্রতি বেশ কয়েকটি দেশে ক্রায়োজেনিক স্টোরেজ রিং তৈরি করা হয়েছে, তবে আমাদের সুবিধা রয়েছে একমাত্র একটি বিশেষভাবে ডিজাইন করা ইলেক্ট্রন রশ্মি দিয়ে সজ্জিত যা আণবিক আয়নের সংস্পর্শে যেতে পারে।এই রিংটিতে আয়নগুলি কয়েক মিনিটের জন্য সংরক্ষণ করা হয়, আণবিক আয়নের ঘূর্ণন শক্তিকে জিজ্ঞাসাবাদ করতে একটি লেজার ব্যবহার করা হয়।"
তার প্রোব লেজারের জন্য একটি নির্দিষ্ট অপটিক্যাল তরঙ্গদৈর্ঘ্য নির্বাচন করে, দলটি সঞ্চিত আয়নগুলির একটি ছোট ভগ্নাংশকে ধ্বংস করতে পারে যদি তাদের ঘূর্ণন শক্তির মাত্রা সেই তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সাথে মিলে যায়। তারপরে তারা তথাকথিত বর্ণালী সংকেত পেতে বিঘ্নিত অণুগুলির টুকরো সনাক্ত করে।
দলটি ইলেক্ট্রন সংঘর্ষের উপস্থিতি এবং অনুপস্থিতিতে তাদের পরিমাপ সংগ্রহ করেছিল। এটি তাদের পরীক্ষায় সেট করা নিম্ন তাপমাত্রার অবস্থার অধীনে অনুভূমিক জনসংখ্যার পরিবর্তন সনাক্ত করতে দেয়।
"ঘূর্ণনশীল অবস্থা-পরিবর্তনকারী সংঘর্ষের প্রক্রিয়া পরিমাপ করার জন্য, আণবিক আয়নে শুধুমাত্র সর্বনিম্ন ঘূর্ণন শক্তির স্তর রয়েছে তা নিশ্চিত করা প্রয়োজন," ক্যালোসি বলেছিলেন। ভলিউম, ক্রায়োজেনিক কুলিং ব্যবহার করে ঘরের তাপমাত্রার নীচে তাপমাত্রায়, যা প্রায়শই 300 কেলভিনের কাছাকাছি থাকে।এই আয়তনে, অণুগুলি সর্বব্যাপী অণু থেকে বিচ্ছিন্ন হতে পারে, আমাদের পরিবেশের ইনফ্রারেড তাপ বিকিরণ।
তাদের পরীক্ষায়, ক্যালোসি এবং তার সহকর্মীরা পরীক্ষামূলক অবস্থা অর্জন করতে সক্ষম হয়েছিলেন যেখানে ইলেক্ট্রন সংঘর্ষগুলি বিকিরণীয় ট্রানজিশনে আধিপত্য বিস্তার করে৷ পর্যাপ্ত ইলেকট্রন ব্যবহার করে, তারা CH+ আণবিক আয়নের সাথে ইলেক্ট্রনের সংঘর্ষের পরিমাণগত পরিমাপ সংগ্রহ করতে পারে৷
"আমরা দেখতে পেয়েছি যে ইলেক্ট্রন-প্ররোচিত ঘূর্ণনগত পরিবর্তনের হার পূর্ববর্তী তাত্ত্বিক ভবিষ্যদ্বাণীগুলির সাথে মেলে," ক্যালোসি বলেছেন।"আমাদের পরিমাপ বিদ্যমান তাত্ত্বিক ভবিষ্যদ্বাণীগুলির প্রথম পরীক্ষামূলক পরীক্ষা প্রদান করে৷আমরা আশা করি যে ভবিষ্যত গণনাগুলি ঠান্ডা, বিচ্ছিন্ন কোয়ান্টাম সিস্টেমে সর্বনিম্ন শক্তি-স্তরের জনসংখ্যার উপর ইলেক্ট্রন সংঘর্ষের সম্ভাব্য প্রভাবগুলির উপর আরও বেশি ফোকাস করবে।"
প্রথমবারের জন্য একটি পরীক্ষামূলক সেটিংয়ে তাত্ত্বিক ভবিষ্যদ্বাণী নিশ্চিত করার পাশাপাশি, গবেষকদের এই গ্রুপের সাম্প্রতিক কাজের গুরুত্বপূর্ণ গবেষণার প্রভাব থাকতে পারে৷ উদাহরণস্বরূপ, তাদের অনুসন্ধানগুলি পরামর্শ দেয় যে কোয়ান্টাম শক্তির স্তরে পরিবর্তনের ইলেকট্রন-প্ররোচিত হার পরিমাপ করা হতে পারে৷ রেডিও টেলিস্কোপ বা পাতলা এবং ঠান্ডা প্লাজমাতে রাসায়নিক প্রতিক্রিয়া দ্বারা সনাক্ত করা মহাকাশে অণুর দুর্বল সংকেত বিশ্লেষণ করার সময় গুরুত্বপূর্ণ।
ভবিষ্যতে, এই কাগজটি নতুন তাত্ত্বিক গবেষণার পথ প্রশস্ত করতে পারে যা ঠান্ডা অণুতে ঘূর্ণনশীল কোয়ান্টাম শক্তির স্তরের দখলে ইলেক্ট্রন সংঘর্ষের প্রভাবকে আরও ঘনিষ্ঠভাবে বিবেচনা করে। এটি কোথায় ইলেক্ট্রন সংঘর্ষের সবচেয়ে শক্তিশালী প্রভাব রয়েছে তা বের করতে সাহায্য করতে পারে। ক্ষেত্রে আরো বিস্তারিত পরীক্ষা পরিচালনা করা সম্ভব.
"ক্রায়োজেনিক স্টোরেজ রিংয়ে, আমরা আরও বহুমুখী লেজার প্রযুক্তি প্রবর্তন করার পরিকল্পনা করছি যাতে আরও ডায়াটমিক এবং পলিআটমিক আণবিক প্রজাতির ঘূর্ণনশীল শক্তির মাত্রা পরীক্ষা করা যায়," ক্যালোসি যোগ করে৷ "এটি বিপুল সংখ্যক অতিরিক্ত আণবিক আয়ন ব্যবহার করে ইলেক্ট্রন সংঘর্ষের অধ্যয়নের পথ প্রশস্ত করবে৷ .এই ধরনের পরীক্ষাগার পরিমাপ পরিপূরক হতে থাকবে, বিশেষ করে চিলিতে অ্যাটাকামা লার্জ মিলিমিটার/সাবমিলিমিটার অ্যারের মতো শক্তিশালী মানমন্দির ব্যবহার করে পর্যবেক্ষণমূলক জ্যোতির্বিদ্যায়।"
অনুগ্রহ করে এই ফর্মটি ব্যবহার করুন যদি আপনি বানান ত্রুটি, ভুল ত্রুটির সম্মুখীন হন বা এই পৃষ্ঠার বিষয়বস্তুর জন্য একটি সম্পাদনা অনুরোধ পাঠাতে চান৷ সাধারণ অনুসন্ধানের জন্য, অনুগ্রহ করে আমাদের যোগাযোগ ফর্মটি ব্যবহার করুন৷ সাধারণ প্রতিক্রিয়ার জন্য, অনুগ্রহ করে নীচের সর্বজনীন মন্তব্য বিভাগটি ব্যবহার করুন (অনুগ্রহ করে অনুসরণ করুন নির্দেশিকা)।
আপনার প্রতিক্রিয়া আমাদের কাছে গুরুত্বপূর্ণ। যাইহোক, বার্তার পরিমাণের কারণে, আমরা পৃথক প্রতিক্রিয়ার গ্যারান্টি দিই না।
আপনার ইমেল ঠিকানাটি শুধুমাত্র প্রাপকদের জানাতে ব্যবহার করা হয় কে ইমেল পাঠিয়েছে ফর্ম
আপনার ইনবক্সে সাপ্তাহিক এবং/অথবা দৈনিক আপডেটগুলি সরবরাহ করুন৷ আপনি যেকোনো সময় সদস্যতা ত্যাগ করতে পারেন এবং আমরা কখনই তৃতীয় পক্ষের সাথে আপনার বিশদ ভাগ করব না৷
এই ওয়েবসাইটটি নেভিগেশনে সহায়তা করার জন্য কুকিজ ব্যবহার করে, আমাদের পরিষেবাগুলির আপনার ব্যবহার বিশ্লেষণ করে, বিজ্ঞাপন ব্যক্তিগতকরণের জন্য ডেটা সংগ্রহ করে এবং তৃতীয় পক্ষ থেকে সামগ্রী পরিবেশন করে৷ আমাদের ওয়েবসাইট ব্যবহার করে, আপনি স্বীকার করেন যে আপনি আমাদের গোপনীয়তা নীতি এবং ব্যবহারের শর্তাবলী পড়েছেন এবং বুঝেছেন৷