3 اکتوبر ، 2023 کی شام کو ایک اہم اعلان میں ، سال 2023 کے لئے طبیعیات میں نوبل انعام کی نقاب کشائی کی گئی ، جس نے تین سائنس دانوں کی نمایاں شراکت کو تسلیم کیا جنہوں نے اٹوسیکنڈ لیزر ٹکنالوجی کے دائرے میں بطور علمبرداروں کے طور پر اہم کردار ادا کیا ہے۔

اصطلاح "اٹوسیکنڈ لیزر" اس کا نام ناقابل یقین حد تک مختصر ٹائم اسکیل سے حاصل کرتا ہے جس پر وہ کام کرتا ہے ، خاص طور پر اٹوسیکنڈز کی ترتیب میں ، 10^-18 سیکنڈ کے مطابق۔ اس ٹکنالوجی کی گہری اہمیت کو سمجھنے کے ل an ، جو کچھ اٹوسیکنڈ کی نشاندہی کرتا ہے اس کی ایک بنیادی فہم سب سے اہم ہے۔ ایک اٹوسیکنڈ وقت کے انتہائی منٹ یونٹ کے طور پر کھڑا ہے ، جو ایک سیکنڈ کے وسیع تر سیاق و سباق میں ایک سیکنڈ کے ایک اربواں کا ایک اربواں حصہ ہے۔ اس تناظر میں ڈالنے کے ل if ، اگر ہم ایک سیکنڈ کو کسی اونچے پہاڑ سے تشبیہ دیتے ہیں تو ، ایک اٹوس سیکنڈ پہاڑ کے اڈے پر واقع ریت کے ایک ہی دانے کے مترادف ہوگا۔ اس بیڑے ہوئے وقتی وقفے میں ، یہاں تک کہ روشنی کسی فرد کے ایٹم کے سائز کے برابر فاصلے کو بمشکل عبور کرسکتی ہے۔ اٹوسیکنڈ لیزرز کے استعمال کے ذریعہ ، سائنس دانوں نے جوہری ڈھانچے کے اندر الیکٹرانوں کی پیچیدہ حرکیات کی جانچ پڑتال اور ان میں ہیرا پھیری کرنے کی بے مثال صلاحیت حاصل کی ، جو سنیما کی ترتیب میں فریم بہ فریم سست موشن ری پلے کے مترادف ہے ، اور اس طرح ان کے باہمی تعل .ق میں اضافہ ہوتا ہے۔

اٹوسیکنڈ لیزرزسائنس دانوں کی وسیع تحقیق اور مشترکہ کوششوں کے اختتام کی نمائندگی کریں ، جنہوں نے الٹرااسٹ لیزرز کو تیار کرنے کے لئے نون لائنر آپٹکس کے اصولوں کو استعمال کیا ہے۔ ان کی آمد نے ہمیں ٹھوس مواد میں جوہری ، انووں ، اور یہاں تک کہ الیکٹرانوں کے اندر منتقل ہونے والے متحرک عملوں کے مشاہدے اور تلاش کے لئے ایک جدید مقام مقام فراہم کیا ہے۔

اٹوسیکنڈ لیزرز کی نوعیت کو واضح کرنے اور روایتی لیزرز کے مقابلے میں ان کی غیر روایتی صفات کی تعریف کرنے کے ل it ، یہ ضروری ہے کہ وسیع تر "لیزر فیملی" میں ان کی درجہ بندی کو تلاش کریں۔ طول موج کے ذریعہ درجہ بندی اٹوس سیکنڈ لیزرز کو بنیادی طور پر الٹرا وایلیٹ کی حدود میں نرم ایکس رے فریکوئنسیوں تک پہنچاتی ہے ، جو روایتی لیزرز کے برعکس ان کی خاص طور پر چھوٹی طول موج کی نشاندہی کرتی ہے۔ آؤٹ پٹ طریقوں کے لحاظ سے ، اٹوسیکنڈ لیزرز نبض لیزرز کے زمرے میں آتے ہیں ، جس کی خصوصیت ان کے بہت ہی مختصر نبض کی مدت ہوتی ہے۔ وضاحت کے لئے مشابہت کھینچنے کے ل one ، کوئی مسلسل لہر لیزرز کو روشنی کے مسلسل شہتیر کو خارج کرنے والے ٹارچ کی طرح تصور کرسکتا ہے ، جبکہ نبض لیزرز ایک اسٹروب لائٹ سے مشابہت رکھتے ہیں ، جو روشنی اور اندھیرے کے ادوار کے درمیان تیزی سے ردوبدل کرتے ہیں۔ خلاصہ یہ ہے کہ ، اٹوسیکنڈ لیزرز روشنی اور اندھیرے کے اندر ایک نبض سلوک کا مظاہرہ کرتے ہیں ، پھر بھی دونوں ریاستوں کے مابین ان کی منتقلی حیرت انگیز تعدد پر منتقل ہوتی ہے ، اور اٹوس سیکنڈ کے دائرے تک پہنچ جاتی ہے۔

بجلی کے ذریعہ مزید درجہ بندی لیزرز کو کم طاقت ، درمیانی طاقت اور اعلی طاقت والے بریکٹ میں رکھتی ہے۔ اٹوسیکنڈ لیزرز اپنے انتہائی مختصر نبض کی مدت کی وجہ سے اعلی چوٹی کی طاقت حاصل کرتے ہیں ، جس کے نتیجے میں ایک واضح چوٹی کی طاقت (پی) ہوتی ہے - جس کی وضاحت فی یونٹ وقت (پی = ڈبلیو/ٹی) توانائی کی شدت کے طور پر کی جاتی ہے۔ اگرچہ انفرادی اٹوسیکنڈ لیزر دالیں غیر معمولی بڑی توانائی (ڈبلیو) کے مالک نہیں ہوسکتی ہیں ، لیکن ان کی مختصر دنیاوی حد (ٹی) انہیں بلند چوٹی کی طاقت کے ساتھ فراہم کرتی ہے۔

ایپلی کیشن ڈومینز کے معاملے میں ، لیزرز صنعتی ، طبی اور سائنسی ایپلی کیشنز کو شامل کرنے والے ایک سپیکٹرم پر پھیلا ہوا ہے۔ اٹوسیکنڈ لیزرز بنیادی طور پر سائنسی تحقیق کے دائرے میں اپنا مقام پاتے ہیں ، خاص طور پر طبیعیات اور کیمسٹری کے ڈومینز کے اندر تیزی سے تیار ہونے والے مظاہر کی تلاش میں ، مائکروکومسمک دنیا کے تیز متحرک عملوں میں ونڈو کی پیش کش کرتے ہیں۔

لیزر میڈیم کے ذریعہ درجہ بندی لیزرز کو گیس لیزرز ، ٹھوس ریاست لیزرز ، مائع لیزرز ، اور سیمیکمڈکٹر لیزرز کی حیثیت سے لیزرز کو بیان کرتی ہے۔ اٹوسیکنڈ لیزرز کی نسل عام طور پر گیس لیزر میڈیا پر منحصر ہوتی ہے ، جو ہائی آرڈر ہارمونکس کو بڑھانے کے ل non نان لائنر آپٹیکل اثرات کا فائدہ اٹھاتی ہے۔

خلاصہ یہ کہ ، اٹوسیکنڈ لیزرز شارٹ پلس لیزرز کا ایک انوکھا طبقہ تشکیل دیتے ہیں ، جو ان کے غیر معمولی مختصر نبض کی مدت سے ممتاز ہیں ، عام طور پر اٹوس سیکنڈ میں ماپا جاتا ہے۔ اس کے نتیجے میں ، وہ ایٹموں ، انووں اور ٹھوس مواد کے اندر الیکٹرانوں کے الٹرا فاسٹ متحرک عملوں کا مشاہدہ اور ان پر قابو پانے کے لئے ناگزیر ٹول بن چکے ہیں۔

اٹوسیکنڈ لیزر جنریشن کا وسیع عمل

اٹوسیکنڈ لیزر ٹکنالوجی سائنسی جدت طرازی میں سب سے آگے کھڑا ہے ، اور اس کی نسل کے لئے ایک سخت سخت حالات کا فخر کرتا ہے۔ اٹوسیکنڈ لیزر جنریشن کی پیچیدگیوں کو واضح کرنے کے ل we ، ہم اس کے بنیادی اصولوں کی ایک جامع نمائش کے ساتھ شروع کرتے ہیں ، اس کے بعد روزمرہ کے تجربات سے اخذ کردہ واضح استعارے ہوتے ہیں۔ متعلقہ طبیعیات کی پیچیدگیوں میں غیر مطابقت پذیر قارئین کو مایوسی کی ضرورت نہیں ہے ، کیونکہ آنے والے استعاروں کا مقصد اٹوسیکنڈ لیزرز کی بنیادی طبیعیات کو قابل رسائی قرار دینا ہے۔

اٹوسیکنڈ لیزرز کی نسل کا عمل بنیادی طور پر اس تکنیک پر انحصار کرتا ہے جسے اعلی ہارمونک جنریشن (HHG) کہا جاتا ہے۔ سب سے پہلے ، اعلی شدت والے فیمٹوسیکنڈ (10^-15 سیکنڈ) لیزر دالوں کی ایک شہتیر کو ایک گیس کے ہدف والے مواد پر مضبوطی سے مرکوز کیا جاتا ہے۔ یہ بات قابل غور ہے کہ فیمٹوسیکنڈ لیزرز ، اٹوسیکنڈ لیزرز کے مترادف ، نبض کی مختصر مدت اور اعلی چوٹی کی طاقت رکھنے کی خصوصیات کو بانٹتے ہیں۔ شدید لیزر فیلڈ کے اثر و رسوخ کے تحت ، گیس ایٹم کے اندر الیکٹرانوں کو لمحہ بہ لمحہ ان کے جوہری نیوکللی سے آزاد کیا جاتا ہے ، جو عارضی طور پر مفت الیکٹرانوں کی حالت میں داخل ہوتا ہے۔ چونکہ یہ الیکٹران لیزر فیلڈ کے جواب میں دبے ہوئے ہیں ، آخر کار وہ اپنے والدین کے جوہری نیوکللی کے ساتھ واپس آتے ہیں اور ان کی بازیافت کرتے ہیں ، جس سے نئی اعلی توانائی کی ریاستیں پیدا ہوتی ہیں۔

اس عمل کے دوران ، الیکٹران انتہائی تیز رفتار سے آگے بڑھتے ہیں ، اور جوہری نیوکللی کے ساتھ دوبارہ گنتی کے بعد ، وہ اعلی ہارمونک اخراج کی شکل میں اضافی توانائی جاری کرتے ہیں ، اور اعلی توانائی کے فوٹون کے طور پر ظاہر ہوتے ہیں۔

ان نئے پیدا ہونے والے اعلی توانائی والے فوٹون کی تعدد اصل لیزر فریکوینسی کے عددی ضرب ہیں ، جس کو ہائی آرڈر ہارمونکس کہا جاتا ہے ، جہاں "ہارمونکس" تعدد کی نشاندہی کرتا ہے جو اصل تعدد کے لازمی ضرب ہیں۔ اٹوسیکنڈ لیزرز کو حاصل کرنے کے ل the ، ان ہائی آرڈر ہارمونکس کو فلٹر کرنا اور اس پر توجہ مرکوز کرنا ضروری ہوجاتا ہے ، مخصوص ہارمونکس کا انتخاب کرتے ہیں اور انہیں فوکل پوائنٹ میں مرکوز کرتے ہیں۔ اگر مطلوب ہو تو ، پلس کمپریشن کی تکنیک پلس کی مدت کو مزید مختصر کرسکتی ہے ، جس سے اٹوسیکنڈ کی حد میں الٹرا شارٹ دالیں ملتی ہیں۔ ظاہر ہے ، اٹوسیکنڈ لیزرز کی نسل ایک نفیس اور کثیر جہتی عمل تشکیل دیتی ہے ، جس میں تکنیکی صلاحیت اور خصوصی آلات کی اعلی ڈگری کا مطالبہ کیا جاتا ہے۔

اس پیچیدہ عمل کو ختم کرنے کے ل we ، ہم روزمرہ کے منظرناموں میں ایک استعاراتی متوازی پیش کرتے ہیں:

اعلی شدت والے فیمٹوسیکنڈ لیزر دالیں:

ایک غیر معمولی قوی کیٹپلٹ رکھنے والا تصور جس میں تیز رفتار سے تیز رفتار سے پتھر پھینکنے کی صلاحیت ہے ، جو اعلی شدت والے فیمٹوسیکنڈ لیزر دالوں کے ذریعہ ادا کردہ کردار کے مترادف ہے۔

گیسئس ہدف مواد:

پانی کے ایک پرسکون جسم کی تصویر بنائیں جو گیس کے ہدف والے مواد کی علامت ہے ، جہاں پانی کا ہر قطرہ متعدد گیس کے جوہری کی نمائندگی کرتا ہے۔ پانی کے اس جسم میں پتھروں کو آگے بڑھانے کا عمل ایک جیسے ہدف والے مواد پر اعلی شدت والے فیمٹوسیکنڈ لیزر دالوں کے اثرات کو عکسبند کرتا ہے۔

الیکٹران موشن اور دوبارہ گنتی (جسمانی طور پر منتقلی کے نام سے منسوب):

جب فیمٹوسیکنڈ لیزر دالیں گیس کے ایٹموں کو گیس کے ہدف کے مواد کے اندر متاثر کرتی ہیں تو ، بیرونی الیکٹرانوں کی ایک قابل ذکر تعداد لمحہ بہ لمحہ اس ریاست کے لئے پرجوش ہوتی ہے جہاں وہ اپنے متعلقہ جوہری نیوکللی سے الگ ہوجاتے ہیں ، اور پلازما جیسی ریاست تشکیل دیتے ہیں۔ چونکہ اس کے بعد سسٹم کی توانائی کم ہوتی جارہی ہے (چونکہ لیزر دالیں فطری طور پر نبض کی جاتی ہیں ، جس میں خاتمے کے وقفوں کی خاصیت ہوتی ہے) ، یہ بیرونی الیکٹران ایٹم نیوکللی کے اپنے آس پاس کی طرف لوٹتے ہیں ، جس سے اعلی توانائی کے فوٹونز جاری ہوتے ہیں۔

اعلی ہارمونک نسل:

تصور کریں کہ جب بھی پانی کی بوند بوند جھیل کی سطح پر گرتی ہے تو ، اس سے لہریں پیدا ہوتی ہیں ، جیسے اٹوسیکنڈ لیزرز میں اعلی ہم آہنگی کی طرح۔ ان لہروں میں پرائمری فیمٹوسیکنڈ لیزر پلس کی وجہ سے اصل لہروں سے زیادہ تعدد اور طول و عرض ہوتا ہے۔ ایچ ایچ جی کے عمل کے دوران ، ایک طاقتور لیزر بیم ، جو مسلسل پتھروں کو ٹاس کرنے کے مترادف ہے ، گیس کے ہدف کو روشن کرتا ہے ، جو جھیل کی سطح سے ملتا جلتا ہے۔ یہ شدید لیزر فیلڈ گیس میں الیکٹرانوں کو آگے بڑھاتا ہے ، جو لہروں کے مطابق ہوتا ہے ، اپنے والدین کے جوہری سے دور ہوتا ہے اور پھر انہیں پیچھے کھینچتا ہے۔ ہر بار جب الیکٹران ایٹم میں لوٹتا ہے تو ، یہ ایک نیا لیزر بیم خارج کرتا ہے جس میں اعلی تعدد ہوتا ہے ، جو زیادہ پیچیدہ لہروں کے نمونوں کے مترادف ہے۔

فلٹرنگ اور توجہ مرکوز:

ان تمام نئے پیدا ہونے والے لیزر بیم کو جوڑنے سے مختلف رنگوں (تعدد یا طول موج) کا ایک سپیکٹرم برآمد ہوتا ہے ، جن میں سے کچھ اٹوسیکنڈ لیزر کی تشکیل کرتے ہیں۔ مخصوص لہروں کے سائز اور تعدد کو الگ تھلگ کرنے کے ل you ، آپ ایک خصوصی فلٹر کو ملازمت کرسکتے ہیں ، جو مطلوبہ لہروں کو منتخب کرنے کے مترادف ہے ، اور کسی خاص علاقے پر توجہ مرکوز کرنے کے لئے میگنفائنگ گلاس کو ملازمت دے سکتے ہیں۔

نبض کمپریشن (اگر ضروری ہو تو):

اگر آپ لہروں کو تیز اور کم سے کم پھیلانے کا ارادہ رکھتے ہیں تو ، آپ ایک خصوصی آلہ کا استعمال کرتے ہوئے ان کے پھیلاؤ کو تیز کرسکتے ہیں ، جس میں ہر لہر برقرار رہتا ہے۔ اٹوسیکنڈ لیزرز کی نسل میں عمل کا ایک پیچیدہ باہمی تعامل شامل ہے۔ تاہم ، جب ٹوٹ جاتا ہے اور تصور کیا جاتا ہے تو ، یہ زیادہ قابل فہم ہوجاتا ہے۔