توهمی از نور و ذره - فوتبال الکترونی چگونه شکلی گرفت؟
به گزارش سرویس ورزشی وبپیما به نقل از همشهری - یکتا فراهانی: نوآوری دانشمندان آمریکایی در شکل دهی الکترون ها با لیزری حلقه ای، تحولی در تولید پرتوهای ایکس رقم زده است. در جهانی که فیزیک ذرات و نور در هم می آمیزند، گاهی یک حلقه نورانی می تواند دریچه ای به سوی تصاویری شگفت انگیز از دنیای مولکولی بگشاید.
دانشمندان آمریکایی با استفاده از لیزری حلقه ای شکل موفق شدند دسته های الکترونی را با کیفیتی بی سابقه شکل دهند؛ گامی که آینده تصویربرداری های علمی را دگرگون می کند.
انقلابی در فناوری های پیشرفته
در دل شتاب دهنده های قدرتمند، جایی که الکترون ها با سرعتی نزدیک به نور حرکت می کنند، هر تغییر کوچک در شکل یا نظم آن ها می تواند به انقلابی در فناوری های پیشرفته بیانجامد. حال، گروهی از پژوهشگران از آزمایشگاه ملی SLAC در آمریکا و دانشگاه استنفورد، راهکاری ابتکاری برای بهبود شکل و کیفیت دسته های الکترونی یافته اند: عبوردادن آن ها از میان پرتو لیزری با شکلی شبیه دونات! این لیزر حلقه ای، نه تنها دسته های الکترونی را پایدارتر می کند، بلکه پرتوهای ایکسی بسیار درخشان تر و دقیق تر تولید می کند؛ پرتوهایی که برای تصویربرداری های زیستی و شیمیایی کاربرد حیاتی دارند. اما راز این تحول چیست؟
دسته هایی از الکترون، کلید تولید پرتوهای ایکس
در دستگاه هایی مانند شتاب دهندة Linac Coherent Light Source (LCLS) وابسته به آزمایشگاه SLAC، دسته هایی از الکترون ها تا نزدیکی سرعت نور شتاب می گیرند و سپس از میان مجموعه ای از آهن رباها عبور داده می شوند تا پرتوهای ایکس
پرتو ایکس از دل شتاب دهنده
در منابع پرتو ایکس با الکترون آزاد مانند LCLS در آزمایشگاه SLAC، دانشمندان خوشه های الکترونی را تقریباً تا سرعت نور شتاب می دهند و سپس آن ها را از میان مجموعه ای از آهن رباها عبور می دهند. در نتیجه این حرکت، پرتوهای ایکس با توان بالا تولید می شوند. این پرتوها برای بررسی نمونه های بیولوژیکی، شیمیایی و مواد مورد استفاده قرار می گیرند و تصاویری با وضوح بالا از ساختارهای مولکولی ارائه می دهند.
مشکلِ خوشه های پرآشوب
چگونه توپ را باد می کنند؟
برای حل این مشکل، دستگاهی به نام «گرم کننده لیزری» وارد عمل می شود. این دستگاه خوشه های الکترونی را با لیزری در طیف فروسرخ به نوسان درمی آورد و انرژی خاصی به آن ها می دهد. این فرآیند باعث می شود بعداً آشوب های بزرگ تر ایجاد نشوند. همان طور که سرجیو کارباخو، دانشمند SLAC می گوید: اگر این خوشه ها را از ابتدا کمی آشفته کنیم، بعدها می توان آن ها را بهتر مدیریت کرد.
وقتی لیزر تبدیل به دونات می شود
در تحقیق جدید، دانشمندان پا را فراتر گذاشتند و شکل لیزر را تغییر دادند. آن ها لیزر را به صورت حلقه ای درآوردند، چیزی شبیه به یک دونات! این "لیزر دوناتی" باعث شد تا الکترون هایی که از مرکز این حلقه عبور می کنند، به شکل متفاوتی به لرزش درآیند. در نتیجه خوشه هایی پایدارتر و با شکلی ایده آل تر تولید شد.
الکترون هایی برای مسابقه قهرمانی!
کارباخو این خوشه های اصلاح شده را به توپ هایی تشبیه می کند که برای مسابقه ای در سطح اتمی آماده شده اند. این تکنیک جدید نه تنها پرتوهای ایکس روشن تری تولید می کند، بلکه در آینده می تواند کیفیت ابزارهای پیشرفته ای مانند حلقه های ذخیره، شتاب دهنده های خطی و منابع نوری را به شکل چشمگیری افزایش دهد.
لیزر دوناتی
کشف «لیزر دوناتی» نشان می دهد که تغییر شکل در ابزاری به ظاهر ساده مانند پرتو لیزر می تواند تأثیرات بزرگی در دنیای فناوری های پیشرفته داشته باشد. با استفاده از این روش نوآورانه، دانشمندان توانسته اند گامی بزرگ در بهبود کیفیت پرتوهای ایکس بردارند، گامی که می تواند به تحقیقات زیستی، شیمیایی و فیزیکی سرعت و دقتی بی سابقه ببخشد. شاید راز آینده پرنور علم، در دل یک دونات نوری نهفته باشد!
این خبر توسط سایت همشهری آنلاین منتشر شده و وبپیما صرفا آن را به اشتراک گذاشته است.
منبع: همشهری آنلاین
