લેસર ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરીને માપવામાં આવેલા મોલેક્યુલર આયન-ઇલેક્ટ્રોન અથડામણનું રોટેશનલ કૂલિંગ

જ્યારે તે ઠંડી જગ્યામાં મુક્ત હોય છે, ત્યારે પરમાણુ તેના પરિભ્રમણને ધીમું કરીને અને ક્વોન્ટમ સંક્રમણોમાં રોટેશનલ એનર્જી ગુમાવીને સ્વયંભૂ ઠંડક પામે છે. ભૌતિકશાસ્ત્રીઓએ બતાવ્યું છે કે આસપાસના કણો સાથે પરમાણુઓની અથડામણ દ્વારા આ રોટેશનલ ઠંડક પ્રક્રિયાને ઝડપી, ધીમી અથવા ઊંધી કરી શકાય છે. .googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′);
જર્મનીમાં મેક્સ-પ્લાન્ક ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ફોર ન્યુક્લિયર ફિઝિક્સ અને કોલંબિયા એસ્ટ્રોફિઝિકલ લેબોરેટરીના સંશોધકોએ તાજેતરમાં પરમાણુઓ અને ઇલેક્ટ્રોન વચ્ચેની અથડામણને કારણે થતા ક્વોન્ટમ સંક્રમણ દરને માપવાના હેતુથી એક પ્રયોગ હાથ ધર્યો હતો. ભૌતિક સમીક્ષા લેટર્સમાં પ્રકાશિત તેમના તારણો, પ્રથમ પ્રાયોગિક પુરાવા પૂરા પાડે છે. આ ગુણોત્તરનો, જે અગાઉ માત્ર સૈદ્ધાંતિક રીતે અંદાજવામાં આવ્યો હતો.
"જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન અને મોલેક્યુલર આયનો નબળા આયનાઇઝ્ડ ગેસમાં હાજર હોય છે, ત્યારે અથડામણ દરમિયાન પરમાણુઓની સૌથી નીચી ક્વોન્ટમ-સ્તરની વસ્તી બદલાઈ શકે છે," અબેલ કાલોસી, અભ્યાસ હાથ ધરનારા સંશોધકોમાંના એક, Phys.org ને જણાવ્યું હતું."આનું એક ઉદાહરણ પ્રક્રિયા ઇન્ટરસ્ટેલર વાદળોમાં છે, જ્યાં અવલોકનો દર્શાવે છે કે પરમાણુઓ મુખ્યત્વે તેમની સૌથી નીચી ક્વોન્ટમ અવસ્થામાં છે. નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલા ઇલેક્ટ્રોન અને સકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલા પરમાણુ આયનો વચ્ચેનું આકર્ષણ ઇલેક્ટ્રોન અથડામણ પ્રક્રિયાને ખાસ કરીને કાર્યક્ષમ બનાવે છે."
વર્ષોથી, ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ સૈદ્ધાંતિક રીતે નિર્ધારિત કરવાનો પ્રયાસ કરી રહ્યા છે કે કેવી રીતે મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન અથડામણ દરમિયાન પરમાણુઓ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે અને આખરે તેમની પરિભ્રમણ સ્થિતિમાં ફેરફાર કરે છે. જો કે, અત્યાર સુધી, તેમની સૈદ્ધાંતિક આગાહીઓ પ્રાયોગિક સેટિંગમાં પરીક્ષણ કરવામાં આવી નથી.
"અત્યાર સુધી, આપેલ ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા અને તાપમાન માટે રોટેશનલ એનર્જી સ્તરોમાં ફેરફારની માન્યતા નક્કી કરવા માટે કોઈ માપન કરવામાં આવ્યું નથી," કેલોસી સમજાવે છે.
આ માપન એકત્ર કરવા માટે, કેલોસી અને તેના સાથીદારોએ 25 કેલ્વિન આસપાસના તાપમાને ઇલેક્ટ્રોન સાથે નજીકના સંપર્કમાં અલગ ચાર્જ થયેલા પરમાણુઓ લાવ્યા. આનાથી તેઓને અગાઉના કાર્યોમાં દર્શાવેલ સૈદ્ધાંતિક ધારણાઓ અને અનુમાનોનું પ્રાયોગિક પરીક્ષણ કરવાની મંજૂરી મળી.
તેમના પ્રયોગોમાં, સંશોધકોએ જર્મનીના હાઇડેલબર્ગમાં મેક્સ-પ્લાન્ક ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ફોર ન્યુક્લિયર ફિઝિક્સ ખાતે ક્રાયોજેનિક સ્ટોરેજ રિંગનો ઉપયોગ કર્યો, જે પ્રજાતિ-પસંદગીયુક્ત મોલેક્યુલર આયન બીમ માટે રચાયેલ છે. આ રિંગમાં, અણુઓ ક્રાયોજેનિક વોલ્યુમમાં રેસટ્રેક જેવી ભ્રમણકક્ષામાં ફરે છે. મોટાભાગે કોઈપણ અન્ય પૃષ્ઠભૂમિ વાયુઓમાંથી ખાલી થાય છે.
"ક્રાયોજેનિક રિંગમાં, સંગ્રહિત આયનોને રિંગની દિવાલોના તાપમાને રેડિયેટીવ રીતે ઠંડુ કરી શકાય છે, જે સૌથી નીચા ક્વોન્ટમ સ્તરે ભરેલા આયનો આપે છે," કેલોસી સમજાવે છે." ક્રાયોજેનિક સ્ટોરેજ રિંગ્સ તાજેતરમાં કેટલાક દેશોમાં બનાવવામાં આવી છે, પરંતુ અમારી સુવિધા છે. વિશિષ્ટ રીતે રચાયેલ ઈલેક્ટ્રોન બીમથી સજ્જ એકમાત્ર કે જેને મોલેક્યુલર આયનોના સંપર્કમાં લઈ શકાય છે. આયનો આ રિંગમાં ઘણી મિનિટો માટે સંગ્રહિત થાય છે, મોલેક્યુલર આયનોની રોટેશનલ એનર્જીની પૂછપરછ કરવા માટે લેસરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે."
તેના પ્રોબ લેસર માટે ચોક્કસ ઓપ્ટિકલ તરંગલંબાઇ પસંદ કરીને, ટીમ સંગ્રહિત આયનોના નાના અંશને નષ્ટ કરી શકે છે જો તેમની રોટેશનલ એનર્જી લેવલ તે તરંગલંબાઇ સાથે મેળ ખાતી હોય. ત્યારબાદ તેઓએ કહેવાતા વર્ણપટ સંકેતો મેળવવા માટે વિક્ષેપિત પરમાણુઓના ટુકડાઓ શોધી કાઢ્યા.
ટીમે ઇલેક્ટ્રોન અથડામણની હાજરી અને ગેરહાજરીમાં તેમનું માપ એકત્રિત કર્યું. આનાથી તેમને પ્રયોગમાં સેટ કરેલ નીચા તાપમાનની સ્થિતિ હેઠળ આડી વસ્તીમાં ફેરફારો શોધવાની મંજૂરી મળી.
"રોટેશનલ સ્ટેટ-બદલાતી અથડામણની પ્રક્રિયાને માપવા માટે, મોલેક્યુલર આયનમાં માત્ર સૌથી નીચું રોટેશનલ એનર્જી લેવલ છે તેની ખાતરી કરવી જરૂરી છે," કેલોસીએ કહ્યું. વોલ્યુમ, ક્રાયોજેનિક ઠંડકનો ઉપયોગ કરીને ઓરડાના તાપમાનથી નીચે તાપમાન, જે ઘણીવાર 300 કેલ્વિનની નજીક હોય છે. આ જથ્થામાં, અણુઓને સર્વવ્યાપક અણુઓ, આપણા પર્યાવરણના ઇન્ફ્રારેડ થર્મલ રેડિયેશનથી અલગ કરી શકાય છે."
તેમના પ્રયોગોમાં, કેલોસી અને તેમના સાથીદારો પ્રાયોગિક પરિસ્થિતિઓ પ્રાપ્ત કરવામાં સક્ષમ હતા જેમાં ઇલેક્ટ્રોન અથડામણ રેડિયેટીવ સંક્રમણો પર પ્રભુત્વ ધરાવે છે. પર્યાપ્ત ઇલેક્ટ્રોનનો ઉપયોગ કરીને, તેઓ CH+ મોલેક્યુલર આયનો સાથે ઇલેક્ટ્રોનની અથડામણના જથ્થાત્મક માપને એકત્રિત કરી શકે છે.
"અમને જાણવા મળ્યું છે કે ઇલેક્ટ્રોન-પ્રેરિત રોટેશનલ ટ્રાન્ઝિશન રેટ અગાઉના સૈદ્ધાંતિક અનુમાનો સાથે મેળ ખાય છે," કેલોસીએ કહ્યું. અમે ધારીએ છીએ કે ભાવિ ગણતરીઓ ઠંડા, અલગ ક્વોન્ટમ સિસ્ટમ્સમાં સૌથી નીચા ઊર્જા-સ્તરની વસ્તી પર ઇલેક્ટ્રોન અથડામણની સંભવિત અસરો પર વધુ ધ્યાન કેન્દ્રિત કરશે."
પ્રથમ વખત પ્રાયોગિક સેટિંગમાં સૈદ્ધાંતિક આગાહીઓની પુષ્ટિ કરવા ઉપરાંત, સંશોધકોના આ જૂથના તાજેતરના કાર્યમાં મહત્વપૂર્ણ સંશોધન અસરો હોઈ શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, તેમના તારણો સૂચવે છે કે ક્વોન્ટમ ઊર્જા સ્તરોમાં ફેરફારના ઇલેક્ટ્રોન-પ્રેરિત દરને માપવા રેડિયો ટેલિસ્કોપ અથવા પાતળા અને ઠંડા પ્લાઝમામાં રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા દ્વારા શોધાયેલ અવકાશમાં પરમાણુઓના નબળા સંકેતોનું વિશ્લેષણ કરતી વખતે નિર્ણાયક.
ભવિષ્યમાં, આ પેપર નવા સૈદ્ધાંતિક અભ્યાસો માટે માર્ગ મોકળો કરી શકે છે જે ઠંડા અણુઓમાં રોટેશનલ ક્વોન્ટમ એનર્જી સ્તરના વ્યવસાય પર ઇલેક્ટ્રોન અથડામણની અસરને વધુ નજીકથી ધ્યાનમાં લે છે. આ ઇલેક્ટ્રોન અથડામણની સૌથી મજબૂત અસર ક્યાં છે તે શોધવામાં મદદ કરી શકે છે. ક્ષેત્રમાં વધુ વિગતવાર પ્રયોગો કરવા શક્ય છે.
"ક્રાયોજેનિક સ્ટોરેજ રિંગમાં, અમે વધુ ડાયટોમિક અને પોલિએટોમિક મોલેક્યુલર પ્રજાતિઓના રોટેશનલ એનર્જી લેવલની તપાસ કરવા માટે વધુ સર્વતોમુખી લેસર ટેક્નોલોજી દાખલ કરવાની યોજના બનાવીએ છીએ," કેલોસી ઉમેરે છે." આ મોટી સંખ્યામાં વધારાના મોલેક્યુલર આયનોનો ઉપયોગ કરીને ઇલેક્ટ્રોન અથડામણના અભ્યાસ માટે માર્ગ મોકળો કરશે. . આ પ્રકારના લેબોરેટરી માપન પૂરક બનવાનું ચાલુ રહેશે, ખાસ કરીને ચિલીમાં એટાકામા લાર્જ મિલિમીટર/સબમિલિમીટર એરે જેવી શક્તિશાળી વેધશાળાઓનો ઉપયોગ કરીને અવલોકનક્ષમ ખગોળશાસ્ત્રમાં. "
જો તમે જોડણીની ભૂલો, અચોક્કસતા અનુભવો અથવા આ પૃષ્ઠની સામગ્રી માટે સંપાદન વિનંતી મોકલવા માંગતા હોવ તો કૃપા કરીને આ ફોર્મનો ઉપયોગ કરો. સામાન્ય પૂછપરછ માટે, કૃપા કરીને અમારા સંપર્ક ફોર્મનો ઉપયોગ કરો. સામાન્ય પ્રતિસાદ માટે, કૃપા કરીને નીચેના જાહેર ટિપ્પણી વિભાગનો ઉપયોગ કરો (કૃપા કરીને અનુસરો માર્ગદર્શિકા).
તમારો પ્રતિસાદ અમારા માટે મહત્વપૂર્ણ છે. જો કે, સંદેશાઓના જથ્થાને કારણે, અમે વ્યક્તિગત પ્રતિસાદોની ખાતરી આપતા નથી.
તમારા ઇમેઇલ સરનામાંનો ઉપયોગ ફક્ત પ્રાપ્તકર્તાઓને તે જણાવવા માટે કરવામાં આવે છે કે જેણે ઇમેઇલ મોકલ્યો છે. ન તો તમારું સરનામું કે પ્રાપ્તકર્તાના સરનામાંનો ઉપયોગ અન્ય કોઈ હેતુ માટે કરવામાં આવશે નહીં. તમે જે માહિતી દાખલ કરો છો તે તમારા ઇમેઇલમાં દેખાશે અને Phys.org દ્વારા કોઈપણ રીતે જાળવી રાખવામાં આવશે નહીં. ફોર્મ
તમારા ઇનબોક્સમાં સાપ્તાહિક અને/અથવા દૈનિક અપડેટ્સ મેળવો. તમે કોઈપણ સમયે અનસબ્સ્ક્રાઇબ કરી શકો છો અને અમે તમારી વિગતો ક્યારેય તૃતીય પક્ષો સાથે શેર કરીશું નહીં.
આ વેબસાઇટ નેવિગેશનમાં મદદ કરવા, અમારી સેવાઓના તમારા ઉપયોગનું વિશ્લેષણ કરવા, જાહેરાતના વ્યક્તિગતકરણ માટે ડેટા એકત્રિત કરવા અને તૃતીય પક્ષો પાસેથી સામગ્રી આપવા માટે કૂકીઝનો ઉપયોગ કરે છે. અમારી વેબસાઇટનો ઉપયોગ કરીને, તમે સ્વીકારો છો કે તમે અમારી ગોપનીયતા નીતિ અને ઉપયોગની શરતો વાંચી અને સમજી લીધી છે.