2023 نیچر ٹین پیپل آؤٹ: لیزر فیوژن اگنیشن خاتون سائنسدان فہرست میں!

آج، بین الاقوامی اعلیٰ سائنسی جریدے "نیچر" (نیچر) نے 2023 کی ٹاپ ٹین سائنسی شخصیات کی سالانہ فہرست کا اعلان کیا (نیچر کے 10) - یہ فہرست اس سال کے 10 کو منتخب کرنے کے لیے بنائی گئی ہے، تمام بڑے سائنسی واقعات کو کرداروں میں جگہ دی گئی ہے، اس کی اتھارٹی اور ان کاموں نے حیرت انگیز دریافتوں اور پیشرفت کا ایک سلسلہ شروع کیا ہے۔
شہ سرخی پکڑنے والی خبروں کے علاوہ کہ ChatGPT کو نیچر کے سال کے بہترین 10 لوگوں میں سے ایک کے طور پر منتخب کیا گیا ہے، یہ بات قابل غور ہے کہ لیزر انڈسٹری سے مضبوط تعلق رکھنے والی خاتون سائنسدان نے بھی اس فہرست میں جگہ بنائی ہے۔ وہ ہے - لیزر فیوژن "اگنیشن" - اینی کرچر (اینی کرچر)۔
اینی کرچر، ایک ماہر طبیعیات اور یو ایس نیشنل اگنیشن فیسیلٹی کی چیف ڈیزائنر کہتی ہیں کہ فیوژن "اگر" کا نہیں بلکہ "کب" کا سوال ہے۔ وہ امید کرتی ہے کہ لیزر ایک کردار ادا کریں گے: "میں اس میں شامل ہونا پسند کروں گا۔"
نیچر کی 10 فہرست میں اینی کرچر کو دی گئی مرکزی وجہ یہ ہے کہ ماہر طبیعیات نے این آئی ایف کو جوہری رد عمل پیدا کرنے میں مدد کی جو ایک بار صرف ہائیڈروجن بموں اور ستاروں میں دیکھے گئے تھے۔ "اس طبیعیات دان نے پہلی توانائی حاصل کرنے میں مدد کی۔"
فطرت کی فہرست سے اس کے بارے میں مزید یہ ہے:
ماہر طبیعیات اینی کرچر 2023 میں امید کے اضافے کے ساتھ داخل ہو رہی ہیں۔
چند ہفتے پہلے، اس نے امریکی محکمہ توانائی کی نیشنل اگنیشن فیسیلٹی (این آئی ایف) کو اس مقصد کو حاصل کرنے میں مدد کی جس تک دنیا بھر کی لیبز کئی دہائیوں سے حاصل کرنے میں ناکام ہو رہی ہیں: ایٹموں کو ایک ساتھ اس قدر مضبوطی سے دبائیں کہ وہ نیوکلیئر فیوژن سے گزرتے ہیں، جس سے زیادہ توانائی پیدا ہوتی ہے۔ ردعمل کھاتا ہے.
تاہم، اس تجرباتی سنگ میل تک پہنچنے کے بعد، جسے "اگنیشن" کہا جاتا ہے، اسے دوبارہ کرنے کے لیے دباؤ ڈالا جا رہا تھا۔
کیلیفورنیا میں لارنس لیورمور نیشنل لیبارٹری میں $3.5 بلین نیشنل اگنیشن فیسیلٹی (این آئی ایف) کو اصل میں جوہری ہتھیاروں کی سائنس کو مضبوط بنانے کے لیے ڈیزائن کیا گیا تھا۔ اس کی پیشرفت نیوکلیئر فیوژن کو توانائی کے ایک محفوظ، صاف اور عملی طور پر لامحدود ذریعہ بنانے میں بھی مدد دے سکتی ہے، اور پچھلے سال NIF کے کامیاب تجربات نے بہت سے لوگوں کو حیران کر دیا۔ "اگنیشن" کا تجربہ طے شدہ وقت سے ایک دہائی پیچھے تھا، اور کچھ لوگوں کو یہ فکر ہونے لگی کہ مقصد محض پہنچ سے باہر ہے۔ مرکزی فیوژن تجربے کے مرکزی ڈیزائنر کے طور پر، کرچر اور اس کی ٹیم فوری طور پر یہ ثابت کرنے کے لیے نکلی کہ NIF قابل اعتماد طریقے سے اگنیشن حاصل کر سکتا ہے۔
ہائی اسٹیک ریسرچ اکثر اتار چڑھاو کے بغیر کرنا مشکل ہوتا ہے: ٹیم نے اپنی پہلی کوشش جون میں دہرائی، خراب نتائج کے ساتھ۔ "یہ پاگل ہو سکتا ہے اور میں دباؤ ڈالتا ہوں۔" کرچر نے کہا۔
ٹھیک ہے، اگلی کوشش میں وہ کامیاب ہو گئے۔ 30 جولائی کو، سہولت کے 192-بیم لیزر نے سونے کے سلنڈر میں معلق ہائیڈروجن آاسوٹوپس ڈیوٹیریم اور ٹریٹیم کے منجمد ذرات کو 2.05 میگاجولز توانائی فراہم کی۔ نتیجے میں پھوٹنے کے نتیجے میں آاسوٹوپس نے توانائی جاری کی جب وہ ہیلیم میں مل گئے، جس سے درجہ حرارت سورج کے مرکز سے چھ گنا زیادہ گرم ہوا۔ ان رد عمل نے ریکارڈ 3.88 میگاجولز فیوژن توانائی پیدا کی۔
طویل عرصے میں کافی فیوژن توانائی پیدا کرنے کے لیے دیگر سہولیات کی ضرورت ہوتی ہے، خاص طور پر ٹوکامک ری ایکٹر، جو فیوژن کے رد عمل کو محدود کرنے کے لیے طاقتور مقناطیسی میدان استعمال کرتے ہیں۔ یہ ٹیکنالوجی $22 بلین ITER پروجیکٹ، ایک بین الاقوامی تعاون کے ذریعے تیار کی گئی تھی۔ تاہم، NIF کی کامیابی تک، کسی بھی تجربہ گاہ نے کبھی بھی ایسی صلاحیت کے ساتھ فیوژن ری ایکشن نہیں بنایا تھا جو اس کی کھپت سے زیادہ ہو (یعنی "خالص فائدہ")۔
کرچر اور اس کی ٹیم نے جولائی میں اپنی کامیابی کو اکتوبر میں اگنیشن کی دو مزید کوششوں کے ساتھ فالو اپ کیا، چھ میں سے چار کوششوں میں کامیاب ہوئے۔ وہ اگلے سال اعلی "خالص فائدہ" کی صلاحیت کے لیے تیاری کر رہے ہیں۔ اس عمل میں، NIF سائنسدانوں نے تحقیق کے دروازے کھول دیے ہیں اور فیوژن توانائی کے مستقبل کے بارے میں امید کی لہر کو ہوا دینے میں مدد کی ہے۔
NIF کو سرکاری سائنس دانوں کی مدد کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے تاکہ ٹیسٹ دھماکوں کی ضرورت کے بغیر امریکی جوہری ہتھیاروں کی حفاظت اور وشوسنییتا کو یقینی بنایا جا سکے، لیکن یہ وہی نہیں ہے جس نے ابتدائی طور پر کرچر کو لیب کی طرف متوجہ کیا۔ اس نے 2004 میں لیورمور میں موسم گرما کی انٹرنشپ کے دوران فیوژن انرجی پر تحقیق شروع کی، اور اپنی گریجوایٹ تعلیم شروع کرنے سے پہلے، زمین پر ان چند جگہوں میں سے ایک کے طور پر NIF پر تیزی سے اپنی نگاہیں جما لیں جہاں فیوژن ری ایکشنز کا مطالعہ کیا جا رہا ہے۔ فیوژن ری ایکشنز کا مطالعہ کرنے کے لیے کرہ ارض پر چند مقامات میں سے ایک۔
اس نے 2012 میں NIF میں شمولیت اختیار کی اور 2016 میں لیڈ ڈیزائنر بنی۔ اس کے بعد سے، اس نے ایک ٹیم کی قیادت کی ہے جو تجرباتی ڈیٹا کا تجزیہ کرتی ہے اور اہداف کے سائز اور ترتیب جیسے پیرامیٹرز کو ایڈجسٹ کرکے فیوژن پیداوار کو حاصل کرنے اور بڑھانے کے لیے تجربات کو ڈیزائن کرنے کے لیے کمپیوٹر ماڈلز کا استعمال کرتی ہے۔ اور مختلف لیزر بیم کی توانائی اور وقت۔ ایک بار جب اس کی ٹیم ڈیزائن مکمل کر لیتی ہے، لیب کی تجرباتی ٹیم لیزرز کو ہٹانے اور ڈیٹا اکٹھا کرنے کا کام سنبھال لیتی ہے۔
یونیورسٹی آف کیلیفورنیا، برکلے کے ماہر طبیعات راجر فالکن کہتے ہیں، "این ایک بہترین طالبہ ہیں جو اپنے آپ کو اپنے کام کے لیے وقف کرتی ہیں۔" اس نے کرچر کے ساتھ اس وقت کام کرنا شروع کیا جب وہ گریجویٹ طالب علم تھیں اور NIF میں اپنے ابتدائی کام کے ذریعے جاری رہیں۔ اس وقت کے دوران، اس نے کہا، اس نے لیزر تجربات کو ڈیزائن کرنے میں اپنی صلاحیت کا مظاہرہ کیا جو یہ جانچنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا تھا کہ جب مواد کو انتہائی درجہ حرارت اور دباؤ میں دبایا جاتا ہے تو وہ کیسے برتاؤ کرتے ہیں۔
ان مہارتوں نے کرچر کو 2016 میں فیوژن پروگرام کے مرکز میں رکھا۔ اس وقت، فیوژن تجربات سے حاصل ہونے والی توانائی کی پیداوار رک گئی تھی، اور NIF کے چیف سائنٹسٹ عمر ہریکین ایک نئی پگڈنڈی کو روشن کرنا چاہتے تھے۔ اور کرچر ان خیالات کے ساتھ آگے بڑھا کہ ہریکین کہتا ہے، "وہ بالکل اندر تھی۔" وہاں سے، وہ NIF کے لیڈ ڈیزائنرز میں سے ایک بن گئیں۔
کرچر اور اس کی ٹیم نے اگلے چند سال ڈیٹا کا تجزیہ کرنے اور NIF کے بڑے تجربات کے نتائج میں ڈیزائن ایڈجسٹمنٹ کرنے میں گزارے۔ ہدف میں مختلف تبدیلیاں کرنے کے علاوہ، وہ مجموعی طور پر دستیاب لیزر توانائی کو بڑھانے کے لیے بہتری کو استعمال کرنے کے قابل تھے۔ نتیجے کے طور پر، انہوں نے باقاعدگی سے بڑھتی ہوئی کامیابی کے ساتھ فیوژن حاصل کیا۔
باضابطہ اگنیشن ٹارگٹ کے ساتھ، کرچر نے تجربات کی ایک نئی سیریز پر کام کرنا شروع کیا جس کا مقصد ایک موٹے ہدف والے کیپسول میں مزید لیزر توانائی فراہم کرکے دوبارہ پیداوار میں اضافہ کرنا ہے۔ یہ دسیوں ٹیراجولز اور اس سے آگے کی پیداوار حاصل کرنے کے NIF کے ہدف میں ایک اور قدم کی نمائندگی کر سکتا ہے۔
طویل مدت میں، اس کا خیال ہے کہ کچھ اپ گریڈ کے ساتھ، یہ سہولت اپنے اہداف کو پورا کر سکے گی اور ایک ترتیب سے پیداوار میں اضافہ کر سکے گی، جو سائنسدانوں کو ایک پروٹو ٹائپ لیزر فیوژن انرجی ری ایکٹر پر کام شروع کرنے کی اجازت دے گی۔ انہوں نے کہا کہ یہ "اگر" فیوژن توانائی آئے گی کا سوال نہیں ہے، لیکن "کب،" اور وہ امید کرتی ہیں کہ لیزر کام کرے گا۔
"مجھے لگتا ہے کہ یہ ایک بہت اچھا امکان ہے،" انہوں نے کہا، "اور میں اس میں شامل ہونا پسند کروں گا۔"