रिकॉर्ड तोड़ने वाली इलेक्ट्रॉन बीम एक पल में एक पेटावाट बिजली प्रदान करती है

SCIENCE/विज्ञानं : पहले जो हासिल किया जा सकता था, उससे लगभग पाँच गुना अधिक क्षेत्र शक्ति पर, SLAC के FACET-II रैखिक त्वरक पर किरण के विद्युत क्षेत्र में ऊर्जा की मनमोहक मात्रा प्रयोगों की सीमाओं को आगे बढ़ा सकती है, जिससे खगोल भौतिकी से लेकर पदार्थ विज्ञान तक हर चीज़ में नई खोज हो सकती है। इलेक्ट्रॉनों की मिलीमीटर-लंबी श्रृंखलाओं को चुंबकीय ट्रैक पर चलाने के लिए टीम की नई तकनीक उन्हें रेस को एक फोटो फिनिश में निचोड़ने की अनुमति देती है जो एक सेकंड के दस लाख-अरबवें हिस्से में एक पेटावाट से अधिक बिजली प्रदान करती है।

कण त्वरक लगभग एक सदी से भौतिकविदों के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण रहे हैं, जो आवेशित कणों को प्रकाश की गति के एक बाल के भीतर आने वाले वेग तक ले जाने के लिए दोलनशील विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों का उपयोग करते हैं। जैसे-जैसे कण दिशा बदलते हैं, उनका अपना क्षेत्र उच्च-ऊर्जा एक्स-रे फोटॉन के साथ चमकता है जो उच्च-रिज़ॉल्यूशन इमेजरी के लिए सामग्रियों को रोशन कर सकता है। इस किरण के सामने विद्युत चुंबकत्व की एक और दीवार रखें, टकराने वाले क्षेत्रों से ऊर्जा क्वांटम फोम से कई तरह के चमकदार नए कणों को हिला सकती है।

अधिक तीव्र चमक या प्रकाश, या बड़ी टक्कर बनाने के लिए, अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है; या तो कणों को और तेज़ करके, या यह सुनिश्चित करके कि उनकी सारी ऊर्जा कम समय में वितरित की जाए। चूँकि इलेक्ट्रॉन पहले से ही विद्युत चुंबकत्व की तरंगों पर सर्फ करते समय शीर्ष वेगों के करीब यात्रा कर रहे हैं, इसलिए अधिक गति संभव नहीं है। इसी तर्क से, पैक के पीछे के इलेक्ट्रॉनों को अपने त्वरक को दबाने और आगे के लोगों को पकड़ने के लिए मजबूर करना कोई समाधान नहीं है। लेकिन एक और तरकीब है। हालाँकि वे सभी एक ही गति से दौड़ रहे हैं, लेकिन सुरंग में सर्फ करते समय त्वरक के इलेक्ट्रॉन विद्युत चुम्बकीय तरंग की ढलान के साथ वितरित होते हैं, कुछ ‘नीचे’ और कुछ ‘ऊपर’ पर होते हैं। जब भी वे मुड़ते हैं, तो शीर्ष पर अधिक ऊर्जा होती है। नीचे के लोगों को धीमा करने के लिए, शोधकर्ताओं को उनके लिए ब्रेक को थोड़ा पंप करने का एक तरीका चाहिए था।

ऐसी स्थिति को संभालने के लिए आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला एक तरीका चुंबकीय बाधा का उपयोग है जो कम ऊर्जा वाले कणों को थोड़ा लंबा रास्ता लेने का कारण बनता है, ठीक वैसे ही जैसे वास्तविक रेस ट्रैक पर एक चिकेन कम शक्तिशाली कार को सावधानी से बाएं और दाएं घुमाने के लिए मजबूर करेगा जबकि अधिक शक्तिशाली कार सीधे आगे बढ़ सकती है। कणों को उनके ऊर्जा स्तर के अनुसार विक्षेपित करके, इलेक्ट्रॉनों की श्रृंखला एक साथ आ सकती है और – सिद्धांत रूप में – अधिक जोरदार प्रहार कर सकती है। बस एक समस्या है। ट्रैक पर हर मोड़ इलेक्ट्रॉनों को उच्च आवृत्ति वाले एक्स-रे फोटॉन के रूप में कीमती ऊर्जा छोड़ने के लिए मजबूर करता है।

खोई हुई ऊर्जा को बदलने में मदद करने के लिए, टीम ने चिकेन के बीच में एक दूसरा चुंबकीय उपकरण डाला, जिसे अंडुलेटर कहा जाता है, जो इलेक्ट्रॉनों को दूसरी दिशा में तेज़ी से आगे-पीछे धकेलता है। उसी समय, इलेक्ट्रॉनों के प्रसार को नियंत्रित करने के लिए नीलम लेजर से प्रकाश की एक फ्लैश पेश की गई थी। उतार-चढ़ाव और प्रकाश के समय पर मिश्रण ने श्रृंखला के वितरण को आकार दिया क्योंकि इसे बार-बार गति दी गई और संपीड़ित किया गया, जिससे खोई हुई ऊर्जा के एक हिस्से की जगह बन गई, जबकि इलेक्ट्रॉनों की संख्या एक माइक्रोमीटर के बमुश्किल एक तिहाई लंबे स्थान के भीतर ओवरलैप होने के लिए मजबूर हो गई। अंतिम परिणाम एक बोतल में एक शक्तिशाली बिजली थी जिसे एक ऐसी तकनीक से बनाया गया था जिसे भविष्य में बेहतर बनाया जा सकता था, संभावित रूप से अधिक उच्च गति वाले इलेक्ट्रॉनों को और भी छोटे स्थान पर सीमित किया जा सकता था। यह शोध फिजिकल रिव्यू लेटर्स में प्रकाशित हुआ था।

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