বিদেশী দল 1,000 গুণ বেশি শক্তি দিয়ে লেজার পালস তৈরি করার নতুন উপায় তৈরি করেছে!

সম্প্রতি, বিজ্ঞানীরা একটি যৌথ গবেষণায় কম্পিউটার সিমুলেশন ব্যবহার করে আলোকে সংকুচিত করার একটি নতুন পদ্ধতি প্রদর্শন করেছেন যাতে শূন্য থেকে কণা নিষ্কাশন করা এবং পদার্থের প্রকৃতি অধ্যয়নের জন্য যথেষ্ট পরিমাণে তীব্রতা বাড়ানো যায়।
এটি অর্জনের জন্য, তিনটি গবেষণা গোষ্ঠী একটি খুব বিশেষ আয়না তৈরি করতে বাহিনীতে যোগ দিয়েছে - যেটি শুধুমাত্র আলোর স্পন্দনগুলিকে প্রতিফলিত করে না, বরং আরও সংকোচনের সম্ভাবনা সহ 200 এর বেশি ফ্যাক্টর দ্বারা সময়মতো সংকুচিত করে।
ইউনিভার্সিটি অফ স্ট্র্যাথক্লাইড, ইউএনআইএসটি এবং জিআইএসটি-এর দল একটি সহজ ধারণা নিয়ে এসেছিল - প্লাজমার ঘনত্বের গ্রেডিয়েন্ট ব্যবহার করতে (সম্পূর্ণ আয়নিত পদার্থ) থেকে "গুচ্ছ" ফোটন, প্রসারিত গাড়ির সেটের মতো! যখন একটি খাড়া পাহাড়ের মুখোমুখি হয়। এটি লেজারের পরবর্তী প্রজন্মের মধ্যে বিপ্লব ঘটাতে পারে, তাদের ক্ষমতা এক মিলিয়নেরও বেশি গুণ বাড়িয়ে দিতে পারে যা আজ অর্জনযোগ্য।
একটি প্লাজমাতে লেজারের ডাল সংকুচিত করার এই নতুন পদ্ধতিটি নেচার ফটোনিক্স জার্নালে প্রকাশিত হয়েছে।
বিশ্বের সর্বোচ্চ ক্ষমতাসম্পন্ন লেজারগুলির সর্বোচ্চ ক্ষমতা প্রায় 10 বিট ওয়াট। এই প্রসঙ্গে, 173 বিট-ওয়াট (173 x 1015 ওয়াট) সূর্যালোক পৃথিবীর উপরের বায়ুমণ্ডলে পৌঁছায়, যার প্রায় এক-তৃতীয়াংশ পৃথিবীর পৃষ্ঠে পৌঁছায়। একটি বিট-ওয়াট হল 1015 ওয়াট, একটি ইওয়াট হল 1018 ওয়াট, এবং একটি জেফির-ওয়াট হল 1021 ওয়াট৷ সূর্য 4x1026 ওয়াট বিদ্যুৎ বা 400,000 জেটাওয়াট উত্পাদন করে৷
উচ্চ-শক্তির লেজারগুলি খুব অল্প সময়ের হালকা স্পন্দন তৈরি করে, সাধারণত কয়েক ফেমটোসেকেন্ড (1 ফেমটোসেকেন্ড=10-15 সেকেন্ড), যা চির্পড পালস অ্যামপ্লিফিকেশন (সিপিএ) নামে একটি কৌশল দ্বারা অর্জন করা হয়, যার মধ্যে পালস সংকোচন জড়িত, মূলত শক্তিকে কেন্দ্রীভূত করে অল্প সময়ের মধ্যে একটি লেজার পালস, যার ফলে এর সর্বোচ্চ শক্তি অনেক মাত্রায় বৃদ্ধি পায়।
স্ট্র্যাথক্লাইড বিশ্ববিদ্যালয়ের পদার্থবিদ্যা বিভাগের অধ্যাপক ডিনো জারোসজিনস্কি বলেছেন: "একটি গুরুত্বপূর্ণ এবং মৌলিক প্রশ্ন হল কী ঘটে যখন আলোর তীব্রতা পৃথিবীতে সাধারণ মাত্রা ছাড়িয়ে যায়৷ উচ্চ-শক্তি লেজারগুলি বিজ্ঞানীদের প্রকৃতি সম্পর্কে মৌলিক প্রশ্নের উত্তর দিতে সক্ষম করে৷ পদার্থ এবং শূন্যতার, এবং তথাকথিত তীব্রতার সীমানা অন্বেষণ করতে।"
"টেরাওয়াট থেকে বিট-ওয়াট লেজারের ক্ষেত্রে প্রয়োগ করা লেজার প্লাজমা গ্যাস প্যাডেলের পরবর্তী প্রজন্মের বিকাশকে সক্ষম করছে, যা প্রচলিত গ্যাস প্যাডেলের চেয়ে হাজার গুণ ছোট। উচ্চ-শক্তি লেজারের উপর ভিত্তি করে অ্যাপ্লিকেশনগুলিকে অগ্রসর করার জন্য আমরা স্ট্র্যাথক্লাইড বিশ্ববিদ্যালয়ে স্কটিশ সেন্টার ফর প্লাজমা এক্সিলারেটর অ্যাপ্লিকেশন (SCAPA) প্রতিষ্ঠা করেছি।"
UNIST-এর অধ্যাপক মিন সিপ হুর বলেন, "এই গবেষণার ফলাফলগুলি উন্নত তাত্ত্বিক পদার্থবিদ্যা এবং জ্যোতির্পদার্থবিদ্যা সহ বিভিন্ন ক্ষেত্রে প্রযোজ্য হবে বলে আশা করা হচ্ছে৷ এটি মানবজাতির মুখোমুখি শক্তির সমস্যার সমাধানে সহায়তা করার জন্য লেজার ফিউশন গবেষণায়ও ব্যবহার করা যেতে পারে৷ আমাদের যৌথ কোরিয়ান এবং ইউকে টিম পরীক্ষামূলকভাবে পরীক্ষাগারে এই ধারণাগুলি যাচাই করার পরিকল্পনা করেছে।"
জিআইএসটি-এর অধ্যাপক হাইয়ং সুক বলেন, "প্লজমা একটি সিপিএ সিস্টেমে একটি প্রচলিত ডিফ্র্যাকশন গ্রেটিং হিসাবে অনুরূপ ভূমিকা পালন করতে পারে, তবে এটি এমন একটি উপাদান যা ধ্বংস হবে না। তাই, এটি একটি খুব সাধারণ অন্তর্ভুক্ত করে প্রচলিত CPA প্রযুক্তিকে উন্নত করবে। অ্যাড-অন কম্পোনেন্ট। এমনকি প্লাজমা আকারে মাত্র কয়েক সেন্টিমিটার হলেও, এটি 100 মিলিয়ন ওয়াটের বেশি ক্ষমতা সম্পন্ন লেজারে ব্যবহার করা যেতে পারে।"
এক বিলিয়ন ওয়াট এবং জিরোওয়াট ইতিমধ্যেই প্রকৃতপক্ষে খুব উচ্চ শক্তি, কিন্তু তাদের শক্তিকে কেন্দ্রীভূত করার জন্য লেজার পালসকে একটি ছোট জায়গায় ফোকাস করার জন্য লেন্স বা বাঁকা আয়না ব্যবহার করে তাদের তীব্রতা ব্যাপকভাবে বৃদ্ধি করা যেতে পারে। একটি লেজার পালসকে অল্প সময়ের জন্য সংকুচিত করার মতো, একই জিনিসটি স্থানের পালসকে সংকুচিত করার জন্য করা যেতে পারে, অর্থাৎ এটিকে একটি ছোট জায়গায় ফোকাস করুন। তাই কম্প্রেশন, স্থান বা সময়ে, একটি খুব সাধারণ উপায়ে লেজার পালস তীব্রতা বৃদ্ধির অনুমতি দেয়। কাগজের টুকরোতে সূর্যালোক ফোকাস করার জন্য লেন্স ব্যবহার করে স্থানিক সংকোচন সহজেই পরীক্ষা করা যেতে পারে; এটা স্বতঃস্ফূর্তভাবে জ্বলন হবে.
ক্রমবর্ধমান তীব্রতার সাথে পদার্থ বিভিন্ন পরিবর্তনের মধ্য দিয়ে যায়। উদাহরণস্বরূপ, দৃশ্যমান তরঙ্গদৈর্ঘ্যে বায়ু আয়নকরণ 1010-1012 W/cm2 ছাড়িয়ে যায়, এবং যখন ইলেকট্রনগুলি 1018 W/cm2 এর বেশি তীব্রতার সাথে লেজারের অধীন হয়, তখন তারা আলোর গতির কাছে যায়, যা আপেক্ষিক অপটিক্সের ক্ষেত্রের দিকে নিয়ে যায়।
1024 W/cm2 এবং তার বেশি তীব্রতায়, প্রোটনগুলি আলোর গতির কাছে আসে এবং একটি শক্তিশালী লেজার ক্ষেত্র অনুভব করা কণাগুলি তাদের নিজস্ব বিকিরণ ক্ষেত্রের সাথে প্রতিক্রিয়া দেখায়, যা পদার্থবিজ্ঞানে বর্তমান তীব্রতার সীমান্ত। 1029 W/cm2 এর উপরে তীব্রতায়, সুপরিচিত Schwinger সীমা, কণাগুলি সরাসরি ভ্যাকুয়াম আলো থেকে তৈরি হয় এবং সরাসরি পদার্থে রূপান্তরিত হতে পারে। এর জন্য AiW থেকে ZiW লেজারের প্রয়োজন।
1024 W/cm2 এর উপরে তীব্রতায় পদার্থ এবং ভ্যাকুয়ামের প্রকৃতি বোঝা আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের একটি অসামান্য চ্যালেঞ্জ। উচ্চ-শক্তি লেজারগুলি পরীক্ষাগারে জ্যোতির্দৈবিক ঘটনা অধ্যয়নের অনুমতি দেয়, তারার অভ্যন্তর এবং মহাবিশ্বের উৎপত্তি সম্পর্কে অনন্য অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করে।