एक बीईसी में गिरने और एक बीम में बदलने वाले परमाणुओं के नीले रंग में एक कलाकार छाप के साथ लेजर के निर्माण के लिए प्रयोगात्मक सेटअप। छवि क्रेडिट: एम्स्टर्डम विश्वविद्यालय / स्किक्सेल
लेज़र विद्युत चुम्बकीय विकिरण के एक विशेष तरंग दैर्ध्य के उत्सर्जन को उत्तेजित करके सुसंगत प्रकाश तरंगों का उत्पादन करने के लिए उपकरणों की क्षमता से काम करते हैं। क्वांटम यांत्रिकी हमें बताती है कि ब्रह्मांड का मौलिक सत्य यह है कि तरंगें कण हैं और कण तरंगें हैं। सैद्धांतिक रूप से, पदार्थ का लेजर बनाना निश्चित रूप से संभव है, लेकिन व्यावहारिक रूप से यह कठिन रहा है। अब तक।
जैसा कि नेचर में बताया गया है, एम्स्टर्डम विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने पदार्थ की तथाकथित पांचवीं अवस्था – बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट या बीईसी में स्ट्रोंटियम के परमाणुओं का उपयोग करके एक निरंतर पदार्थ लेजर का उत्पादन करने में कामयाबी हासिल की है। बीईसी में कणों को रखने के लिए, उन्हें लगभग पूर्ण शून्य तक ठंडा करना आवश्यक है। हालांकि ऐसा करना बहुत मुश्किल है, आपको कुछ असाधारण के साथ पुरस्कृत किया जाएगा, घनीभूत एक सुसंगत लहर की तरह व्यवहार करता है।
मुश्किलें असल में रोशनी की वजह से हैं। प्रकाश का उपयोग परमाणु प्रणालियों को ठंडा करने के लिए किया जाता है, चतुराई से उनके पास मौजूद कुछ ऊर्जा को प्रकाश कण – फोटॉन – बनाकर उन्हें उछाल देता है। लेकिन इस राज्य की नाजुक प्रकृति को देखते हुए यह उछाल बीईसी को भी बाधित कर सकता है।
“पिछले प्रयोगों में, परमाणुओं का क्रमिक शीतलन सभी एक ही स्थान पर किया गया था। हमारे सेटअप में, हमने समय के साथ नहीं, बल्कि अंतरिक्ष में शीतलन चरणों को फैलाने का फैसला किया: हम परमाणुओं को स्थानांतरित करते हैं, जबकि वे लगातार शीतलन चरणों के माध्यम से आगे बढ़ते हैं, “टीम के नेता फ्लोरियन श्रेक ने एक बयान में कहा।
“अंत में, अल्ट्राकोल्ड परमाणु प्रयोग के केंद्र में आते हैं, जहां उनका उपयोग बीईसी में सुसंगत पदार्थ तरंगों को बनाने के लिए किया जा सकता है। लेकिन जब इन परमाणुओं का उपयोग किया जा रहा है, तो बीईसी को फिर से भरने के लिए नए परमाणु पहले से ही अपने रास्ते पर हैं। में इस तरह, हम प्रक्रिया को जारी रख सकते हैं – अनिवार्य रूप से हमेशा के लिए।”
पहला बीईसी 25 साल पहले बनाया गया था और यह सफलता कहा से आसान था। इस परिणाम को हासिल करने में टीम को कई साल और कठिनाइयाँ लगीं।
“पहले से ही 2012 में, टीम – फिर भी इन्सब्रुक में – एक ऐसी तकनीक का एहसास हुआ जिसने बीईसी को लेजर कूलिंग लाइट से संरक्षित करने की इजाजत दी, जिससे पहली बार लेजर कूलिंग को सुसंगत तरंगों के लिए जरूरी अपरिवर्तनीय राज्य तक ठंडा कर दिया गया। जबकि यह एक निरंतर परमाणु लेजर के निर्माण की लंबे समय से चली आ रही चुनौती की दिशा में एक महत्वपूर्ण पहला कदम था, यह भी स्पष्ट था कि इसे आगे ले जाने के लिए एक समर्पित मशीन की आवश्यकता होगी, ”पहले लेखक चुन-चिया चेन ने समझाया।
“2013 में एम्स्टर्डम जाने पर, हमने विश्वास की छलांग, उधार ली गई धनराशि, एक खाली कमरा, और पूरी तरह से व्यक्तिगत अनुदान द्वारा वित्त पोषित एक टीम के साथ शुरुआत की। छह साल बाद, 2019 में क्रिसमस की सुबह के शुरुआती घंटों में, प्रयोग आखिरकार काम करने के कगार पर था। अंतिम तकनीकी कठिनाई को हल करने के लिए हमारे पास एक अतिरिक्त लेजर बीम जोड़ने का विचार था, और तुरंत हमारे द्वारा ली गई प्रत्येक छवि में एक बीईसी, पहला निरंतर-लहर बीईसी दिखाया गया।
लेजर निरंतर है लेकिन बीम अभी तक स्थिर नहीं हैं, और यह इस टीम के लिए अगला कदम है। एक बार यह हासिल हो जाने के बाद, मैटर लेज़रों को विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में नियोजित किया जा सकता है जैसे आज लाइट लेज़र हैं।