3 آڪٽوبر 2023 جي شام تي هڪ اهم اعلان ۾، سال 2023 لاءِ فزڪس ۾ نوبل انعام جو اعلان ڪيو ويو، ٽن سائنسدانن جي شاندار تعاون کي تسليم ڪندي، جن ائٽس سيڪنڊ ليزر ٽيڪنالاجي جي دائري ۾ اهم ڪردار ادا ڪيا آهن.

اصطلاح "ايٽوس سيڪنڊ ليزر" ان جو نالو ناقابل اعتبار حد تائين مختصر ٽائيم اسڪيل مان نڪتل آهي جيڪو اهو هلندو آهي، خاص طور تي attoseconds جي ترتيب ۾، 10^-18 سيڪنڊن جي مطابق. هن ٽيڪنالوجي جي وڏي اهميت کي سمجهڻ لاءِ، هڪ بنيادي سمجھڻ ضروري آهي ته هڪ ائٽس سيڪنڊ جو مطلب ڇا آهي. هڪ ائٽس سيڪنڊ وقت جي هڪ انتهائي منٽ يونٽ جي حيثيت سان بيٺو آهي، هڪ سيڪنڊ جي وسيع تناظر ۾ هڪ سيڪنڊ جي اربين حصي جو هڪ ارب حصو آهي. ان کي نظر ۾ رکڻ لاءِ، جيڪڏهن اسان هڪ سيڪنڊ کي هڪ بلند جبل سان تشبيهه ڏينداسين، ته هڪ ائٽس سيڪنڊ جبل جي بنياد تي واقع ريل جي هڪ داڻي جي برابر هوندو. هن وقتي وقتي وقفي ۾، روشني به مشڪل سان هڪ انفرادي ايٽم جي ماپ جي برابر فاصلو پار ڪري سگهي ٿي. attosecond lasers جي استعمال جي ذريعي، سائنسدانن کي ائٽمي ڍانچي جي اندر اليڪٽرانن جي پيچيدگين متحرڪن جي ڇنڊڇاڻ ۽ ترتيب ڏيڻ جي بي مثال صلاحيت حاصل ٿئي ٿي، هڪ سئنيما جي ترتيب ۾ فريم فريم سست رفتار ريپلي وانگر، ان سان گڏ انهن جي مداخلت ۾ مشغول ٿي.

Attosecond lasersسائنسدانن جي وسيع تحقيق ۽ گڏيل ڪوششن جي پڄاڻيءَ جي نمائندگي ڪن ٿا، جن الٽرا فاسٽ ليزرز کي ترتيب ڏيڻ لاءِ غير لڪير آپٽڪس جي اصولن کي استعمال ڪيو آهي. انهن جي آمد اسان کي ائٽم، ماليڪيولز، ۽ ايستائين جو اليڪٽرانن جي اندر متحرڪ عملن جي مشاهدي ۽ جستجو جي لاءِ هڪ جديد جڳهه فراهم ڪئي آهي.

attosecond lasers جي فطرت کي واضح ڪرڻ ۽ روايتي ليزر جي مقابلي ۾ انهن جي غير روايتي خاصيتن کي ساراهڻ لاء، اهو ضروري آهي ته انهن جي درجه بندي کي وسيع "ليزر خاندان" ۾ ڳولڻ لاء. ڪلاسيفڪيشن جي لحاظ کان موج جي جڳهن جي attosecond lasers ۾ خاص طور تي الٽرا وائلٽ کان نرم ايڪس-ري فريڪوئنسيز جي حد تائين، روايتي ليزرز جي برعڪس انهن جي خاص طور تي ننڍي ويڪرائيزيشن جي نشاندهي ڪري ٿي. پيداوار جي طريقن جي لحاظ کان، attosecond lasers pulsed lasers جي درجي ۾ اچي ٿو، انهن جي انتهائي مختصر نبض جي مدت جي ڪري. وضاحت لاءِ هڪ تشبيهه ڪڍڻ لاءِ، ڪو به مسلسل ويو ليزر تصور ڪري سگهي ٿو جيئن هڪ ٽارچ جي روشنيءَ جي هڪ مسلسل شعاع کي خارج ڪندي، جڏهن ته پلس ٿيل ليزر هڪ اسٽروب لائيٽ سان مشابهت رکن ٿا، تيزيءَ سان روشني ۽ اونداهي جي دورن جي وچ ۾ ڦيرڦار. جوهر ۾، attosecond lasers روشنيءَ ۽ اونداهيءَ جي اندر هڪ pulsating رويي جي نمائش ڪن ٿا، تڏهن به ٻنهي رياستن جي وچ ۾ انهن جي منتقلي هڪ حيرت انگيز تعدد تي ٿيندي آهي، attosecond جي دائري تائين پهچي ٿي.

پاور طرفان وڌيڪ درجه بندي ليزر کي گھٽ-پاور، وچولي-پاور، ۽ اعلي-پاور بریکٹس ۾ رکي ٿو. Attosecond lasers انهن جي انتهائي مختصر نبض جي مدي جي ڪري اعليٰ چوٽي جي طاقت حاصل ڪري ٿي، جنهن جي نتيجي ۾ هڪ واضح چوٽي پاور (P) - انرجي جي شدت في يونٽ ٽائيم (P=W/t) جي طور تي بيان ڪيل آهي. جيتوڻيڪ انفرادي attosecond ليزر دال غير معمولي وڏي توانائي (W) جي مالڪ نه ٿي سگھي ٿي، انهن جي مختصر وقتي حد (t) انهن کي بلند چوٽي طاقت سان مهيا ڪري ٿي.

ايپليڪيشن ڊومينز جي لحاظ کان، ليزر هڪ اسپيڪٽرم تي مشتمل آهي جنهن ۾ صنعتي، طبي ۽ سائنسي ايپليڪيشنون شامل آهن. Attosecond lasers بنيادي طور تي سائنسي تحقيق جي دائري ۾ پنهنجي جاءِ ڳوليندا آهن، خاص طور تي فزڪس ۽ ڪيمسٽري جي دائري اندر تيزيءَ سان اڀرندڙ واقعن جي ڳولا ۾، مائڪروڪوسمڪ دنيا جي تيز متحرڪ عملن ۾ هڪ ونڊو پيش ڪندي.

ليزر ميڊيم طرفان درجه بندي ليزر کي گيس ليزر، سولڊ اسٽيٽ ليزر، مائع ليزر، ۽ سيمي ڪنڊڪٽر ليزر طور بيان ڪري ٿو. Attosecond lasers جو نسل عام طور تي گيس ليزر ميڊيا تي پکڙيل آهي، اعلي ترتيب واري هارمونڪس کي پيدا ڪرڻ لاء غير لائنر آپٽيڪل اثرات تي سرمائيداري ڪندي.

اختصار ۾، attosecond lasers مختصر-Pulse lasers جو هڪ منفرد طبقو ٺاهيندا آهن، انهن جي غير معمولي مختصر نبض جي مدت، عام طور تي attosecond ۾ ماپي ويندي آهي. نتيجي طور، اهي ائٽم، ماليڪيولز ۽ سڪل مواد جي اندر اليڪٽران جي انتهائي تيز متحرڪ عملن کي ڏسڻ ۽ ڪنٽرول ڪرڻ لاءِ لازمي اوزار بڻجي ويا آهن.

Attosecond ليزر جنريشن جو تفصيلي عمل

Attosecond ليزر ٽيڪنالاجي سائنسي جدت جي سڀ کان اڳيان بيٺو آهي، پنهنجي نسل لاءِ هڪ دلچسپ ۽ سخت شرطن تي فخر ڪندي. Attosecond ليزر نسل جي پيچيدگين کي واضح ڪرڻ لاء، اسان ان جي بنيادي اصولن جي هڪ جامع نمائش سان شروع ڪريون ٿا، جنهن جي پٺيان روزمره جي تجربن مان نڪتل واضح استعارا. لاڳاپيل فزڪس جي پيچيدگين کان اڻڄاڻ پڙهندڙن کي نااميد ٿيڻ جي ضرورت ناهي، جيئن ايندڙ استعارن جو مقصد آهي ته بنيادي فزڪس جي بنيادي فزڪس کي ائٽس سيڪنڊ ليزر تائين رسائي.

Attosecond lasers جي نسل جو عمل بنيادي طور تي ٽيڪنالاجي تي ڀاڙي ٿو جيڪو اعلي هارمونڪ جنريشن (HHG) طور سڃاتو وڃي ٿو. سڀ کان پهرين، تيز شدت واري فيمٽو سيڪنڊ (10^-15 سيڪنڊن) ليزر دال جو هڪ شعاع مضبوطيءَ سان گيسيس ٽارگيٽ مواد تي مرکوز آهي. اها ڳالهه نوٽ ڪرڻ جي قابل آهي ته femtosecond lasers، attosecond lasers وانگر، مختصر نبض جي مدت ۽ اعلي چوٽي جي طاقت جي خاصيتن کي حصيداري ڪن ٿا. شديد ليزر فيلڊ جي اثر هيٺ، گيس جي ايٽمن اندر اليڪٽران لمحي طور تي آزاد اليڪٽرانن جي حالت ۾ داخل ٿي، پنهنجي ايٽمي نيوڪلئي کان آزاد ٿي ويندا آهن. جيئن ته اهي اليڪٽران ليزر فيلڊ جي جواب ۾ اوڪيليٽ ٿين ٿا، اهي آخرڪار واپس ايندا آهن ۽ انهن جي والدين ايٽمي نيوڪلئي سان گڏ، نئين اعلي توانائي واري رياستون ٺاهي رهيا آهن.

هن عمل دوران، اليڪٽران انتهائي تيز رفتاري تي هلندا آهن، ۽ ايٽمي نيوڪلئي سان ٻيهر گڏ ٿيڻ تي، اهي اعلي هارمونڪ اخراج جي صورت ۾ اضافي توانائي ڇڏيا ويندا آهن، جيڪي اعلي توانائي جي فوٽن جي طور تي ظاهر ڪن ٿا.

انهن نئين ٺاهيل اعلي توانائي واري فوٽونز جي فريڪوئنسي اصل ليزر فريڪوئنسي جا انٽيجر ملنٽس آهن، جنهن کي ٺاهيندي آهي هاءِ آرڊر هارمونڪس، جتي "هارمونڪس" تعدد کي ظاهر ڪري ٿو جيڪي اصل فريڪوئنسي جا لازمي ضرب آهن. attosecond lasers حاصل ڪرڻ لاءِ، اھو ضروري ٿئي ٿو ته انھن اعليٰ ترتيب واري هارمونڪس کي فلٽر ڪرڻ ۽ ڌيان ڏيڻ، مخصوص هارمونڪس کي چونڊيو ۽ انھن کي مرڪزي نقطي ۾ مرڪوز ڪري. جيڪڏهن گهربل هجي، نبض جي ڪمپريشن ٽيڪنڪ کي وڌيڪ مختصر ڪري سگھن ٿا نبض جي مدي کي، حاصل ڪري سگھن ٿا الٽرا-شارٽ پلس ائٽس سيڪنڊ رينج ۾. واضح طور تي، Attosecond lasers جي نسل هڪ نفيس ۽ گهڻ رخي عمل کي ٺاهيندي آهي، اعلي درجي جي ٽيڪنيڪل صلاحيت ۽ خاص سامان جو مطالبو ڪري ٿو.

هن پيچيده عمل کي ختم ڪرڻ لاءِ، اسان روزمره جي منظرنامي ۾ هڪ استعاري متوازي بنياد پيش ڪريون ٿا:

تيز-شدت Femtosecond ليزر دال:

تصور ڪريو ھڪڙو غير معمولي طاقتور ڪيٽپلٽ آھي جنھن کي فوري طور تي زبردست رفتار تي پٿر ھڻڻ جي قابل ٿي سگھي ٿو، اھو ڪردار جي برابر آھي جيڪو تيز شدت واري فيمٽو سيڪنڊ ليزر پلس پاران ادا ڪيو ويو آھي.

گيس جو هدف مواد:

پاڻيءَ جي هڪ پرسڪون جسم جي تصوير ڪڍو جيڪو گيس جي حدف ٿيل مادي جي علامت آهي، جتي پاڻيءَ جو هر قطرو هزارين گيس ايٽم جي نمائندگي ڪري ٿو. پاڻيءَ جي هن جسم ۾ پٿرن کي پروپيل ڪرڻ جو عمل هڪجهڙائي سان تيز شدت واري فيمٽو سيڪنڊ ليزر دال جي اثر کي گيسيس ٽارگيٽ مواد تي ظاهر ڪري ٿو.

Electron Motion and Recombination (جسماني طور تي اصطلاحي منتقلي):

جڏهن femtosecond ليزر نبض گيس جي ٽارگيٽ مواد جي اندر گيس ايٽم تي اثر انداز ڪن ٿا، ٻاهرين اليڪٽرانن جو هڪ اهم انگ لمحي طور تي هڪ رياست ڏانهن پرجوش آهي جتي اهي پنهنجي لاڳاپيل ايٽمي نيوڪلي کان الڳ ٿي ويندا آهن، پلازما جهڙي رياست ٺاهيندا آهن. جيئن ته سسٽم جي توانائي بعد ۾ گهٽجي ويندي آهي (جڏهن ته ليزر جي نبضن کي موروثي طور تي نبض ڪيو ويندو آهي، وقفي جي وقفي جي خصوصيت سان)، اهي ٻاهرئين اليڪٽران واپس پنهنجي ايٽمي نيوڪلئي جي ڀرپاسي ڏانهن موٽندا آهن، تيز توانائي وارا فوٽوز جاري ڪندا آهن.

اعلي هارمونڪ نسل:

تصور ڪريو ته هر دفعي پاڻي جو قطرو واپس ڍنڍ جي مٿاڇري تي پوي ٿو، اهو ٿلهو پيدا ڪري ٿو، گهڻو ڪري attosecond lasers ۾ اعلي هارمونڪس وانگر. ھنن لھرن ۾ بنيادي فيمٽو سيڪنڊ ليزر نبض جي ڪري پيدا ٿيندڙ اصل لھرن کان وڌيڪ تعدد ۽ طول و عرض آھن. HHG جي عمل دوران، هڪ طاقتور ليزر شعاع، پٿر کي مسلسل اُڇلائڻ جي برابر، هڪ گيس ٽارگيٽ کي روشن ڪري ٿو، جيڪو ڍنڍ جي مٿاڇري وانگر آهي. هي شديد ليزر فيلڊ گئس ۾ اليڪٽرانن کي اڳتي وڌائي ٿو، ريپلز جي برابر، انهن جي والدين ايٽمن کان پري ۽ پوء انهن کي واپس ڇڪي ٿو. هر دفعي هڪ اليڪٽران ايٽم ڏانهن موٽندو آهي، اهو هڪ نئين ليزر شعاع کي وڌيڪ تعدد سان خارج ڪري ٿو، وڌيڪ پيچيدگي واري نموني جي نمونن وانگر.

فلٽرنگ ۽ فوڪسنگ:

انهن سڀني نئين ٺاهيل ليزر شعاعن کي گڏ ڪرڻ سان مختلف رنگن جو هڪ اسپيڪٽرم (تعدد يا موج جي ڊيگهه) پيدا ٿئي ٿي، جن مان ڪجهه ائٽس سيڪنڊ ليزر بڻجن ٿا. مخصوص ريپل جي سائيز ۽ تعدد کي الڳ ڪرڻ لاءِ، توهان هڪ خاص فلٽر استعمال ڪري سگهو ٿا، گهربل رپل چونڊڻ جي برابر، ۽ انهن کي مخصوص علائقي تي ڌيان ڏيڻ لاءِ هڪ ميگنفائنگ گلاس استعمال ڪري سگهو ٿا.

نبض کمپريشن (جيڪڏهن ضروري هجي):

جيڪڏهن توهان جو مقصد آهي ته ڦڦڙن کي تيز ۽ ننڍو، توهان انهن جي پروپيگيشن کي تيز ڪري سگهو ٿا هڪ خاص ڊيوائس استعمال ڪندي، وقت کي گھٽائيندي هر لڙ جي رهي ٿي. Attosecond lasers جي نسل ۾ پروسيس جي پيچيده مداخلت شامل آهي. تنهن هوندي، جڏهن ٽوڙيو ۽ تصور ڪيو وڃي، اهو وڌيڪ سمجھڻ وارو ٿيندو.