உயர் ஆற்றல் எலக்ட்ரான்கள் காந்தப்புலங்களை பலப்படுத்துதல்
பிரபஞ்சத்தின் காணக்கூடிய பொருட்களில் 99%-க்கும் அதிகமானவை பிளாஸ்மா எனப்படும் ஒரு சூப்பர் ஹீட் நிலையில் உள்ளன-எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் அயனிகளின் அயனியாக்கம் வாயு. இந்த மின்னூட்டம் செய்யப்பட்ட துகள்களின் இயக்கம் ஒரு விண்மீன் காந்த வலையை உருவாக்கும் காந்தப்புலங்களை உருவாக்குகிறது. இந்த காந்தப்புலங்கள் விண்மீன் திரள்களை வடிவமைப்பது மற்றும் நட்சத்திரங்களை உருவாக்குவது முதல் காஸ்மிக் கதிர்கள் போன்ற உயர் ஆற்றல் துகள்களின் இயக்கம் மற்றும் முடுக்கம் ஆகியவற்றைக் கட்டுப்படுத்துவது வரை பரந்த அளவிலான செயல்முறைகளுக்கு முக்கியமானவை – புரோட்டான்கள் மற்றும் எலக்ட்ரான்கள் கிட்டத்தட்ட ஒளியின் வேகத்தில் பிரபஞ்சத்தின் மூலம் பெரிதாக்குகின்றன.
முந்தைய ஆராய்ச்சியில், அதிக ஆற்றல் கொண்ட எலக்ட்ரான்கள் உற்பத்தி செய்யப்படும் பகுதிகளில், காந்தப்புலங்கள் தீவிரமடைவதை விஞ்ஞானிகள் கண்டறிந்தனர். ஆனால் இப்போது வரை, ஆற்றல்மிக்க துகள்கள் காந்தப்புலங்களை பாதிக்கும் விதம் சரியாக புரிந்து கொள்ளப்படவில்லை. மே மாதத்தில் இயற்பியல் மறுஆய்வு கடிதங்களின் அட்டைப்படத்தில் வெளியிடப்பட்ட ஒரு ஆய்வறிக்கையில், எரிசக்தித் துறையின் SLAC(Standford Linear Acceletor Center) தேசிய முடுக்கி ஆய்வகத்தின் ஆராய்ச்சியாளர்கள், எலக்ட்ரான்கள் காந்தப்புலங்களை முன்னர் அறிந்ததை விட அதிக தீவிரங்களுக்கு எவ்வாறு பெருக்க முடியும் என்பதைக் காட்டுகின்றன.
எலக்ட்ரான்களின் இயக்கம் ஒரு மின்சாரத்தை கொண்டு செல்கிறது, இது காந்தப்புலங்களை உருவாக்குகிறது. வழக்கமாக, பின்னணி பிளாஸ்மாவிலிருந்து வரும் மின்னூட்டங்கள் இந்த மின்னோட்டத்தை ரத்து செய்வதற்கான வழியில் நகர்த்துவதன் மூலம் தலையிடுகின்றன, இதனால் வலுவான காந்தப்புலங்களை உருவாக்குவது கடினம். எண் உருவகப்படுத்துதல்கள் மற்றும் தத்துவார்த்த மாதிரிகளைப் பயன்படுத்தி, உயர் ஆற்றல் எலக்ட்ரான்கள் உண்மையில் ஒரு துளை உருவாக்க பின்னணி பிளாஸ்மாவை வெளியேற்ற முடியும் என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்தனர், இதனால் பிளாஸ்மா அவற்றின் மின்னோட்டத்தை ரத்து செய்வது கடினமானது.
“மின்னோட்டம் வெளிப்படும் போது, வலுவான காந்தப்புலங்கள் உருவாகின்றன, அவை பின்னணி பிளாஸ்மாவை மேலும் தள்ளிவிடுகின்றன, பெரிய துளைகளை உருவாக்குகின்றன. மேலும் மின்னோட்டத்தை வெளிப்படுத்துகின்றன, மேலும் வலுவான காந்தப்புலங்களை உருவாக்குகின்றன” என்கிறார் ரியான் பீட்டர்சன், பி.எச்.டி. ஸ்டான்போர்ட் பல்கலைக்கழக மாணவர் மற்றும் SLAC வெளியீட்டின் முதல் எழுத்தாளர். “இறுதியில், இந்த காந்தப்புலங்கள் எலக்ட்ரான்களை வளைத்து மெதுவாக்கும் அளவுக்கு வலுவாகின்றன.”
இந்த செயல்முறை பிரபஞ்சத்தின் பிரகாசமான மற்றும் மிகவும் ஆற்றல் வாய்ந்த மின்காந்த நிகழ்வுகளில் செயல்படக்கூடும்: காமா கதிர் வெடிப்புகள் எனப்படும் தீவிர வெடிப்புகள் ஆகும். கவனிக்கப்பட்ட கதிர்வீச்சை உருவாக்க காந்தப்புலங்கள் ஆற்றல்மிக்க துகள்களால் கணிசமாக பெருக்கப்பட வேண்டும் என்று அவதானிப்புகள் தெரிவிக்கின்றன, ஆனால் இப்போது வரை, புலம் தீவிரமடையும் விதம் ஒரு மர்மமாகவே உள்ளது.
“ஒவ்வொரு முறையும் ஒரு புதிய அடிப்படை செயல்முறை அடையாளம் காணப்பட்டால், அது ஆராய்ச்சியின் பல்வேறு துறைகளில் முக்கியமான விளைவுகளையும் பயன்பாடுகளையும் ஏற்படுத்தக்கூடும்” என்கிறார் இந்த ஆராய்ச்சியில் பணியாற்றிய மற்றும் SLAC இல் உயர் ஆற்றல் அடர்த்தி அறிவியல் கோட்பாடு குழுவை வழிநடத்திய விஞ்ஞானி ஃபிரடெரிகோ ஃபியூசா. “இந்த விஷயத்தில், உயர் ஆற்றல் எலக்ட்ரான்களால் காந்தப்புலத்தின் பெருக்கம் காமா-கதிர் வெடிப்புகள் போன்ற தீவிர வானியற்பியல் சூழல்களுக்கு மட்டுமல்ல, எலக்ட்ரான் கற்றைகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட ஆய்வக பயன்பாடுகளுக்கும் முக்கியமானது என்று அறியப்படுகிறது.”
காமா-கதிர் வெடிப்புகளில் இந்த செயல்முறை ஆற்றக்கூடிய பங்கை நன்கு புரிந்துகொள்ள ஆராய்ச்சியாளர்கள் தற்போது புதிய உருவகப்படுத்துதல்களில் பணியாற்றி வருகின்றனர். ஒரு ஆய்வக பரிசோதனையில் அதை இனப்பெருக்கம் செய்வதற்கான வழிகளைக் கண்டுபிடிப்பதையும் அவர்கள் நம்புகிறார்கள், இது சிறிய உயர் ஆற்றல் கதிர்வீச்சு மூலங்களை வளர்ப்பதில் முக்கியமான படியாக இருக்கும். மருத்துவம், உயிரியல் மற்றும் பொருட்கள் ஆராய்ச்சி ஆகியவற்றில் உள்ள பயன்பாடுகளுக்கான மிக உயர்ந்த தெளிவுத்திறனுடன் அணு அளவிலான பொருளின் படங்களை எடுக்க விஞ்ஞானிகளை அனுமதிக்கும்.
References: