लेज़र और ग्राफीन ने प्रोटॉनों को 13.2 करोड़ इलेक्ट्रॉन-वोल्ट तक पहुँचाया
जापान के एक दल ने अत्यंत पतले लक्ष्य पर किए गए लेज़र प्रयोग में प्रोटॉनों की अधिकतम ऊर्जा मापी। एक सिमुलेशन संकेत देता है कि आगे बढ़ते विद्युत क्षेत्र ने त्वरण की अवधि बढ़ाई।
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लेज़र की एक पल्स निलंबित ग्राफीन की परतों से बने लक्ष्य से टकराई। ग्राफीन कार्बन की एक परमाणु जितनी मोटी चादर है। पल्स ने प्रोटॉनों, यानी धन आवेश वाले कणों, को मापी गई अधिकतम 132 मेगाइलेक्ट्रॉन-वोल्ट (MeV), अर्थात 13.2 करोड़ इलेक्ट्रॉन-वोल्ट, ऊर्जा तक त्वरित किया। इस ऊर्जा पर उनकी गति प्रकाश की गति की लगभग आधी होती है। ताकुमी मिनामी, चे-मेन चू, केंतारो सकाई और सहकर्मियों का यह परिणाम Progress of Theoretical and Experimental Physics में प्रकाशित हुआ। यह अपेक्षाकृत लंबी लेज़र पल्सों की इस श्रेणी में प्रयोगात्मक प्रगति है; रोगियों के उपचार के लिए तैयार कण-पुंज नहीं।
इलेक्ट्रॉन-वोल्ट कणों के पैमाने पर ऊर्जा मापने की इकाई है। लक्ष्य में एक छोटे अंतराल पर तनी ग्राफीन की कई परतें थीं। उद्देश्य लेज़र से प्रबल विद्युत क्षेत्र बनाकर प्रोटॉनों को ऊर्जा पाने के लिए अधिक समय देना था।
ओसाका विश्वविद्यालय में शोधकर्ताओं ने चार, आठ या सोलह ग्राफीन परतों वाले लक्ष्यों पर लगभग 1.5 पिकोसेकंड की पल्स डाली; एक पिकोसेकंड सेकंड का दस खरबवाँ हिस्सा है। कणों के छोड़े निशान ट्रैक डिटेक्टरों ने दर्ज किए, स्पेक्ट्रोमीटर ने ऊर्जा के अनुसार संकेत अलग किए और छवियों पर मशीन लर्निंग, यानी उदाहरणों से पैटर्न पहचानने वाली कंप्यूटरी विधि, ने उच्च-ऊर्जा प्रोटॉनों के दुर्लभ निशान पहचानने में मदद की। सबसे ऊँची रीडिंग 132 MeV थी।
प्रस्तावित व्याख्या दो आयामों में किए गए सिमुलेशन से आती है। लेज़र द्वारा लक्ष्य का कुछ हिस्सा प्लाज़्मा में बदलने के बाद—प्लाज़्मा आयनित पदार्थ है जिसमें परमाणुओं से मुक्त इलेक्ट्रॉन और धनात्मक आयन साथ होते हैं—विद्युत क्षेत्र का एक क्षेत्र पदार्थ में आगे बढ़ता और तीन पिकोसेकंड से अधिक समय तक प्रोटॉनों को धकेलता रहेगा। उस क्षेत्र पर ‘सर्फ़िंग’ केवल इस बात का रूपक है कि कण त्वरण देने वाले क्षेत्र में बना रहता है। क्षेत्र की गति गणना से मिली है, उसका सीधा फ़िल्मांकन नहीं हुआ।
जापान के राष्ट्रीय क्वांटम विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी संस्थानों की विज्ञप्ति में किसी व्यक्तिगत रिपोर्टर का नाम नहीं है। विज्ञप्ति 132 MeV को अपेक्षाकृत लंबी पल्स की श्रेणी का रिकॉर्ड कहती है। वह अलग परिस्थितियों में छोटी पल्स वाले लेज़रों के लिए 150 MeV का भी उल्लेख करती है। इसलिए 132 MeV कोई निरपेक्ष विश्व रिकॉर्ड नहीं है और इन आँकड़ों से उपकरणों की दक्षता की सीधी तुलना नहीं की जा सकती।
प्रयोग दिखाता है कि यह व्यवस्था कुछ प्रोटॉनों को उच्च ऊर्जा तक पहुँचा सकती है। इसने नैदानिक उपयोग के लिए पर्याप्त संख्या वाला, एकसमान या नियंत्रित कण-पुंज प्रदर्शित नहीं किया है: सबसे अधिक ऊर्जा वाले प्रोटॉनों के छोटे समूह में तुलना के एक अध्ययन की अपेक्षा बहुत कम कण थे। निर्णायक अगला कदम पर्याप्त संख्या में प्रोटॉनों और उपयोगी पुंज-गुणवत्ता के साथ त्वरण दोहराना तथा अतिरिक्त मापों से सिमुलेशन में अनुमानित गतिशील विद्युत क्षेत्र की जाँच करना है।
मुख्य बिंदु
- प्रोटॉनों की मापी गई अधिकतम ऊर्जा 132 MeV थी, जो प्रकाश की गति के लगभग आधे के बराबर गति से जुड़ी है।
- सिमुलेशन संकेत देते हैं कि गतिशील विद्युत क्षेत्र ने त्वरण बढ़ाया।
- बहुत कम प्रोटॉन उच्च-ऊर्जा सीमा तक पहुँचे; नैदानिक उपयोग का पुंज प्रदर्शित नहीं हुआ।
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