नेब्रास्का-लिंकन विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं की एक टीम ने हाल ही में एक प्रयोग किया जहां वे प्लाज्मा इलेक्ट्रॉनों को प्रकाश की गति के करीब लाने में सक्षम थे। यह "ऑप्टिकल रॉकेट", जो एक पारंपरिक रॉकेट द्वारा उत्पन्न ट्रिलियन-ट्रिलियन से अधिक बार एक बल पर इलेक्ट्रॉनों को धक्का देता था, अंतरिक्ष यात्रा से लेकर कंप्यूटिंग और नैनो तक सब कुछ के लिए गंभीर प्रभाव हो सकता है।
जब यह अंतरिक्ष अन्वेषण और वैज्ञानिक अनुसंधान के भविष्य की बात आती है, तो यह स्पष्ट है कि प्रकाश एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगा। एक ओर, अंतरिक्ष एजेंसियां "ऑप्टिकल संचार" की जांच कर रही हैं - लेज़रों का उपयोग करके जानकारी भेजना - डेटा मिशनों की बढ़ती मात्रा को संभालने के लिए एकत्र करना और पृथ्वी पर भेजना होगा। दूसरी ओर, शोधकर्ता और इंजीनियर पदार्थ और ऑप्टिकल कंप्यूटर के सूक्ष्म हेरफेर का संचालन करने के लिए लेजर की ओर देख रहे हैं।
हालांकि, इन प्रकार के अनुप्रयोगों के साथ मुख्य चुनौतियों में शामिल उपकरणों का आकार रहा है। यह नीचे आता है कि यह तथ्य यह है कि पारंपरिक, उच्च ऊर्जा वाले लेजर आमतौर पर बड़े और महंगे होते हैं। इस तरह, कणों को गति देने के लिए प्रकाश का उपयोग करने की प्रक्रिया को स्केल-डाउन करने की क्षमता न केवल शोधकर्ताओं के लिए एक वरदान होगी, बल्कि इससे अनगिनत नए अनुप्रयोग भी हो सकते हैं।
यह ठीक वैसा ही है जैसा कि UNL की एक्सट्रीम लाइट लेबोरेटरी (ELL) की टीम ने प्रयोगशाला के डायोक्स लेजर का उपयोग करके किया था। यह एक्स-रे लेजर, जो सूर्य की तुलना में दस लाख गुना तेज है, का उपयोग प्लाज्मा इलेक्ट्रॉनों पर तेजी से लेजर दालों को केंद्रित करने के लिए किया गया था - वेकफील्ड त्वरण (या इलेक्ट्रॉन त्वरण) के रूप में जाना जाता है। अध्ययन जो उनके निष्कर्षों का वर्णन करता है, हाल ही में सामने आया शारीरिक समीक्षा पत्र।
आमतौर पर, प्रकाश एक छोटे बल को बाहर निकालता है, जहाँ भी यह परावर्तित, बिखरा या अवशोषित होता है। जबकि बल अत्यधिक छोटा होता है, इसका संचयी प्रभाव तब हो सकता है जब यह ठीक से और लगातार केंद्रित हो। प्रयोग के दौरान, टीम ने पाया कि प्रकाश दालों के कारण प्लाज्मा में इलेक्ट्रॉनों को दालों के मार्ग से बाहर धकेल दिया जाता है, जिससे वेकेशन में प्लाज्मा तरंगें पैदा होती हैं।
इलेक्ट्रॉनों ने इन "वेकफील्ड वेव्स" से अतिरिक्त त्वरण भी उठाया, जो उन्हें अल्ट्रा-रिलेटिविस्टिक गति (यानी प्रकाश की गति के करीब) तक ले आया। चरम प्रकाश प्रयोगशाला के निदेशक डोनाल्ड उमस्टेर के रूप में, नेब्रास्का टुडे प्रेस विज्ञप्ति में बताया:
“तीव्र प्रकाश का यह नया और अनूठा अनुप्रयोग कॉम्पैक्ट इलेक्ट्रॉन त्वरक के प्रदर्शन में सुधार कर सकता है। लेकिन हमारे परिणामों का उपन्यास और अधिक सामान्य वैज्ञानिक पहलू यह है कि प्रकाश के बल के अनुप्रयोग से पदार्थ का प्रत्यक्ष त्वरण हुआ। "
इस नए प्रयोग ने वेकफील्ड त्वरण के प्रारंभिक चरण को नियंत्रित करने की क्षमता को प्रभावी ढंग से प्रदर्शित किया, जो कॉम्पैक्ट इलेक्ट्रॉन त्वरक के प्रदर्शन में सुधार कर सकता है। यह महत्वपूर्ण था कि इसमें कई अनुप्रयोग हैं जो पहले से संभव नहीं थे, पारंपरिक इलेक्ट्रॉन त्वरक के विशाल आकार के कारण।
इस तरह के एक अनुप्रयोग को एक "ऑप्टिकल ट्वीज़र" के रूप में जाना जाता है, एक प्रक्रिया जहां प्रकाश का उपयोग सूक्ष्म वस्तुओं को हेरफेर करने के लिए किया जाता है। एक अन्य संभावित अनुप्रयोग "लाइट सेल" (उर्फ सौर या फोटॉन सेल) के रूप में जाना जाता है, अंतरिक्ष प्रणोदन की एक विधि है जहां एक केंद्रित लेजर बीम का उपयोग अविश्वसनीय गति के लिए एक चिंतनशील पाल को तेज करने के लिए किया जाता है।
इसका एक उदाहरण ब्रेकथ्रू स्टारशॉट है, जो एक प्रस्तावित अंतरिक्ष यान है जिसे ब्रेकथ्रू पहल द्वारा विकसित किया जा रहा है - एक गैर-लाभकारी संगठन जो रूसी अरबपति यूरी मिलनर द्वारा स्थापित किया गया है। एक नैनोक्राफ्ट को एक दर्शनीय स्थान की ओर ले जाने से संबंधित, यह अंतरिक्ष यान केंद्रित लेजर पर निर्भर करेगा ताकि इसे सापेक्ष गति (20% प्रकाश की गति) को गति प्रदान की जा सके। इस वेग से, शिल्प केवल 20 वर्षों में अल्फा सेंटॉरी की यात्रा करने में सक्षम होगा और वहां किसी भी एक्सोप्लैनेट की छवियों को वापस भेज सकता है (प्रॉक्सिमा बी सहित)।
इस बीच, इस प्रयोग से कण भौतिकविदों के लिए अनुसंधान के कुछ गंभीर अवसर खुलने की संभावना है। अध्ययन का नेतृत्व ग्रिगोरॉय गोलोविन ने किया था, जो यूनिवर्सिटी ऑफ नेब्रास्का-लिंकन (यूएनएल) एक्सट्रीम लाइट लेबोरेटरी (ईएलएल) के पोस्टडॉक शोधकर्ता थे, और इसमें एलएल और शंघाई जिओ टोंग विश्वविद्यालय के कई वैज्ञानिक शामिल थे।
