دوسرا لیزر: دی کریزی الیکٹرانک فوٹوگرافی کے لیے

جس طرح ہم اپنے ارد گرد میکروسکوپک دنیا کا مشاہدہ کرنے کے لیے روشنی کا استعمال کرتے ہیں، اسی طرح ہم ذیلی ایٹمی دنیا کی تحقیقات کے لیے بھی روشنی کا استعمال کر سکتے ہیں۔ لیکن ایک اصول کا مشاہدہ کرنا ضروری ہے: کوئی بھی پیمائش زیر مطالعہ نظام کو نمایاں طور پر تبدیل ہونے کے لیے درکار وقت سے زیادہ تیز ہونا چاہیے، بصورت دیگر صرف مبہم نتائج ہی حاصل کیے جا سکتے ہیں۔
ایک مالیکیول میں، ایٹم فیمٹوسیکنڈ (سیکنڈ کا ٹریلینواں حصہ، 10^-15 سیکنڈ) ٹائم اسکیل پر حرکت کرتے ہیں، ان کی پوزیشنیں اور توانائیاں ایک سے چند سو ایٹو سیکنڈز میں بدل جاتی ہیں، اور ان کی حرکت کی پیمائش کرنے کے لیے، فیمٹو سیکنڈ ٹیکنالوجی " مدد نہیں کرتے
ایک اٹوسیکنڈ کتنا چھوٹا ہے؟ 1 attosecond 10^-18 سیکنڈ ہے، جو کہ ایک سیکنڈ کے اربویں حصے کا ایک اربواں حصہ ہے۔ 1 attosecond کائنات کی عمر کے 1 سیکنڈ (13.8 بلین سال) کے برابر ہے۔ کمرے کے ایک طرف سے مخالف دیوار تک جانے والی روشنی کا ایک شہتیر 10 بلین آرک سیکنڈ لیتا ہے۔
attosecond نبض کی "حقیقی زندگی"
آپ اٹوسیکنڈ پیمانے پر ہلکی نبض کیسے حاصل کرتے ہیں؟ نظریاتی طور پر، ایک سے زیادہ طول موج کی مختصر طول موج لیزر دالوں کو ملا کر چھوٹی روشنی کی دالیں پیدا کی جا سکتی ہیں۔
چائنیز اکیڈمی آف سائنسز کے انسٹی ٹیوٹ آف فزکس کے محقق وی زی نے سائنس اور ٹیکنالوجی ڈیلی کے رپورٹر کو وضاحت کی: "نئی طول موج پیدا کرنے کے لیے نہ صرف فیمٹوسیکنڈ لیزر ڈرائیو کی ضرورت ہے، بلکہ اس کے ذریعے گیس پر بھی توجہ مرکوز کرنے کی ضرورت ہے۔ نام نہاد ہائی ہارمونکس پیدا کرنے کے لیے روشنی اور گیس کے ایٹموں کا تعامل، ہائی ہارمونکس ڈرائیو لیزر میں ایک سائیکل ہے، لہر کے دو چکروں کی نسل۔"
1987 میں، Lhuillier اور ساتھیوں نے ایک اورکت لیزر بیم کو ایک غیر فعال گیس پر مرکوز کیا اور پتہ چلا کہ پیدا ہونے والی ہارمونکس پہلے سے کم طول موج لیزر ڈرائیوز کے ساتھ پیدا ہونے والے ہارمونکس سے کہیں زیادہ اور مضبوط تھیں، اور مشاہدہ کیے گئے بہت سے ہارمونکس میں روشنی کی شدت اسی طرح کی تھی۔
مزید مطالعات سے پتا چلا کہ، صحیح حالات میں، ہارمونکس الٹرا وائلٹ بینڈ میں لیزر دالوں کی ایک سیریز پیدا کرنے کے لیے اوورلیپ ہو جاتے ہیں، جن میں سے ہر ایک صرف چند سو ایٹو سیکنڈ لمبا تھا۔
2001 میں، فرانس میں اگوسٹینی اور ان کے ساتھیوں نے صرف 250 آرسیک تک چلنے والی پلس ٹرینوں کا ایک سلسلہ بنانے میں کامیابی حاصل کی۔ آسٹریا میں فرینک کراؤس اور اس کے شراکت دار دوسرے راستے پر چلے گئے، 650 آرک سیکنڈز تک چلنے والی واحد الگ تھلگ روشنی کی دالوں کو الگ تھلگ کرتے ہوئے اور انہیں ایٹموں سے الیکٹرانوں کو "کھینچنے" کے عمل کو ٹریک کرنے اور مطالعہ کرنے کے لیے استعمال کیا۔
"یہ ان تینوں سائنسدانوں کا کام ہے، جن کی نمائندگی محققین نے ایک دہائی سے بھی زیادہ عرصے سے کی، آسانی اور مسلسل کوششوں کے ذریعے، تاکہ انتہائی تیز سائنس کو اٹوس سیکنڈز کے دور میں داخل کیا جا سکے۔" وی Zhiyi نے کہا.
متعدد شعبوں میں وعدہ کرتے ہوئے، "اپنی صلاحیتیں دکھائیں"
ایک چھوٹا ہمنگ برڈ اپنے پروں کو فی سیکنڈ 80 بار مار سکتا ہے، انسانی آنکھ دیکھنے سے قاصر ہے، لیکن تیز رفتار کیمرے کے ذریعے ایک واضح فریم میں فریم کیا جا سکتا ہے۔
"ایک دوسری روشنی کی نبض خاص طور پر 'تیز رفتار کیمرے' کی خوردبین مادی دنیا کا مطالعہ ہے، مشاہدے کے لیے بنائے گئے الیکٹران کی 'ریجنگ' ہو سکتی ہے۔" Wei Zhiyi نے امید ظاہر کی، "اتنے مختصر وقت کے پیمانے پر الیکٹرانوں کا مطالعہ اور سمجھنے سے الٹرا فاسٹ الیکٹرانکس کی تیز رفتار ترقی کی امید ہے، جو ایک دن زیادہ طاقتور کمپیوٹر چپس کو جنم دے سکتی ہے۔ یہ ہمیں مالیکیولز میں فرق کرنے کی بھی اجازت دیتا ہے۔ ان کی الیکٹرانک خصوصیات کی بنیاد پر اور انہیں بیماری کی تیز اور درست تشخیص کے لیے استعمال کرنا۔"
Wei Zhiyi کے مطابق، اس وقت بین الاقوامی سطح پر مذکورہ تحقیقی ٹیموں کے علاوہ، امریکہ، کینیڈا، اٹلی، سوئٹزرلینڈ، جاپان، جنوبی کوریا اور دیگر ممالک میں متعدد تحقیقی ٹیمیں بھی نسل پر تحقیق کر رہی ہیں۔ attosecond دالیں اور ان کا استعمال بہت سے شعبوں جیسے فزکس، کیمسٹری اور بیالوجی میں۔
"مثال کے طور پر، ریاستہائے متحدہ میں سینٹرل فلوریڈا یونیورسٹی میں پروفیسر چانگ زینگھو کی ٹیم نے 2012 اور 2017 میں دو بار مختصر ترین ایٹوسیکنڈ پلس کا عالمی ریکارڈ قائم کیا، اور سوئس فیڈرل انسٹی ٹیوٹ کے ذریعہ تخلیق کردہ 43-ایٹوز سیکنڈ پلس 2017 میں ٹیکنالوجی آف ٹیکنالوجی نے اب تک سب سے کم وقت کا موجودہ عالمی ریکارڈ اپنے نام کیا ہے۔ خاص طور پر، یورپی یونین نے ہنگری میں ایکسٹریم لائٹ فیسلٹی (ELI-ALPS) کی تعمیر کی ہے، جس میں ایٹوسیکنڈ لیزر بنیادی جزو کے طور پر ہیں، تاکہ مختلف شعبوں میں سائنس دانوں کو دوسری سائنسی تحقیق کریں۔" Wei Zhiyi نتائج کو attosecond کے میدان میں شمار کرتا ہے۔
اٹوسیکنڈ لائٹ پلس پر تحقیق پر چینی سائنسدانوں نے بھی بڑے پیمانے پر زور دیا ہے۔ چائنیز اکیڈمی آف سائنسز کے انسٹی ٹیوٹ آف فزکس، شنگھائی انسٹی ٹیوٹ آف آپٹیکل میکینکس، ژیان انسٹی ٹیوٹ آف آپٹیکل میکینکس، پیکنگ یونیورسٹی، ایسٹ چائنا نارمل یونیورسٹی، نیشنل یونیورسٹی آف ڈیفنس ٹیکنالوجی، ہوازہونگ یونیورسٹی آف سائنس اینڈ ٹیکنالوجی اور دیگر یونٹس لے جا رہے ہیں۔ اٹوسیکنڈ سائنس کے میدان میں تحقیق۔ 2013، چین میں پہلی بار Wei Zhiyi کے گروپ نے 160 attosecond کے الگ تھلگ ایٹوسیکنڈ پلس کو پیدا کیا اور اس کی پیمائش کی، اور اب وہ مزید چھوٹی نبض کی چوڑائی، زیادہ توانائیوں اور زیادہ تکرار کی فریکوئنسی کی طرف ترقی کر رہا ہے، جو چینی سائنسدانوں کو موقع فراہم کرے گا۔ اپنے اٹوسیکنڈ لیزر تیار کرنے کے لیے۔ ٹرمینل آلات کے ساتھ مل کر، یہ کنڈینسڈ میٹر فزکس، اٹامک اور مالیکیولر فزکس، کیمسٹری، بائیو میڈیسن، انفارمیشن اور انرجی کے شعبوں میں اٹوسیکنڈ لیزر کی تحقیق کے لیے ایک بین الاقوامی معروف پلیٹ فارم اور سہولیات فراہم کرتا ہے۔