توهمی از نور و ذره | فوتبال الکترونی چگونه شکلی گرفت؟

آیا تابه‌حال فکر کرده‌اید که چگونه می‌توان پرتوهای ایکس قدرتمندتر و دقیق‌تری ساخت؟ دانشمندان با یک ترفند نوری عجیب، پاسخ این سؤال را یافته‌اند. وقتی الکترون‌ها در دل یک لیزر حلقه‌ای حرکت می‌کنند، چیزی فراتر از فیزیک کلاسیک اتفاق می‌افتد: پرتوی ایکس با کیفیتی بی‌نظیر خلق می‌شود.

همشهری آنلاین – یکتا فراهانی: نوآوری دانشمندان آمریکایی در شکل‌دهی الکترون‌ها با لیزری حلقه‌ای، تحولی در تولید پرتوهای ایکس رقم زده است. در جهانی که فیزیک ذرات و نور در هم می‌آمیزند، گاهی یک حلقه‌ نورانی می‌تواند دریچه‌ای به‌سوی تصاویری شگفت‌انگیز از دنیای مولکولی بگشاید.

دانشمندان آمریکایی با استفاده از لیزری حلقه‌ای شکل موفق شدند دسته‌های الکترونی را با کیفیتی بی‌سابقه شکل دهند؛ گامی که آینده‌ تصویربرداری‌های علمی را دگرگون می‌کند.
انقلابی در فناوری‌های پیشرفته

در دل شتاب‌دهنده‌های قدرتمند، جایی‌ که الکترون‌ها با سرعتی نزدیک به نور حرکت می‌کنند، هر تغییر کوچک در شکل یا نظم آن‌ها می‌تواند به انقلابی در فناوری‌های پیشرفته بیانجامد. حال، گروهی از پژوهشگران از آزمایشگاه ملی SLAC در آمریکا و دانشگاه استنفورد، راهکاری ابتکاری برای بهبود شکل و کیفیت دسته‌های الکترونی یافته‌اند: عبوردادن آن‌ها از میان‌پرتو لیزری با شکلی شبیه دونات! این لیزر حلقه‌ای، نه‌تنها دسته‌های الکترونی را پایدارتر می‌کند، بلکه پرتوهای ایکسی بسیار درخشان‌تر و دقیق‌تر تولید می‌کند؛ پرتوهایی که برای تصویربرداری‌های زیستی و شیمیایی کاربرد حیاتی دارند. اما راز این تحول چیست؟

دسته‌هایی از الکترون، کلید تولید پرتوهای ایکس

در دستگاه‌هایی مانند شتاب‌دهندة Linac Coherent Light Source (LCLS) وابسته به آزمایشگاه SLAC، دسته‌هایی از الکترون‌ها تا نزدیکی سرعت نور شتاب می‌گیرند و سپس از میان مجموعه‌ای از آهن‌رباها عبور داده می‌شوند تا پرتوهای ایکس

پرتو ایکس از دل شتاب‌دهنده

در منابع پرتو ایکس با الکترون آزاد مانند LCLS در آزمایشگاه SLAC، دانشمندان خوشه‌های الکترونی را تقریباً تا سرعت نور شتاب می‌دهند و سپس آن‌ها را از میان مجموعه‌ای از آهن رباها عبور می‌دهند. در نتیجه این حرکت، پرتوهای ایکس با توان بالا تولید می‌شوند. این پرتوها برای بررسی نمونه‌های بیولوژیکی، شیمیایی و مواد مورد استفاده قرار می‌گیرند و تصاویری با وضوح‌بالا از ساختارهای مولکولی ارائه می‌دهند.

مشکلِ خوشه‌های پرآشوب

اما برای داشتن پرتوهای دقیق، الکترون‌ها باید در خوشه‌هایی پایدار و یکنواخت قرار گیرند. بهترین حالت زمانی است که این خوشه‌ها دراز و نرم باشند؛ چیزی شبیه توپ آمریکایی. بااین‌حال، به دلیل دافعه طبیعی بین الکترون‌ها، خوشه‌ها اغلب کوتاه، ناپایدار و ناهموار می‌شوند، مثل یک توپ خالی از باد و پر از برآمدگی!
بیشتر بخوانید :

• ایجاد خاصیت مغناطیسی در خوشه‌های نقره‌ای

• مبارزه با فیزیک | این لیزرها می‌توانند نور را مسدود کنند

چگونه توپ را باد می‌کنند؟

برای حل این مشکل، دستگاهی به نام «گرم‌کننده لیزری» وارد عمل می‌شود. این دستگاه خوشه‌های الکترونی را با لیزری در طیف فروسرخ به نوسان درمی‌آورد و انرژی خاصی به آن‌ها می‌دهد. این فرآیند باعث می‌شود بعداً آشوب‌های بزرگ‌تر ایجاد نشوند. همان‌طور که سرجیو کارباخو، دانشمند SLAC می‌گوید: اگر این خوشه‌ها را از ابتدا کمی آشفته کنیم، بعدها می‌توان آن‌ها را بهتر مدیریت کرد.

وقتی لیزر تبدیل به دونات می‌شود

در تحقیق جدید، دانشمندان پا را فراتر گذاشتند و شکل لیزر را تغییر دادند. آن‌ها لیزر را به‌صورت حلقه‌ای درآوردند، چیزی شبیه به یک دونات! این "لیزر دوناتی" باعث شد تا الکترون‌هایی که از مرکز این حلقه عبور می‌کنند، به شکل متفاوتی به لرزش درآیند. در نتیجه خوشه‌هایی پایدارتر و با شکلی ایده‌آل‌تر تولید شد.

الکترون‌هایی برای مسابقه قهرمانی!

کارباخو این خوشه‌های اصلاح‌شده را به توپ‌هایی تشبیه می‌کند که برای مسابقه‌ای در سطح اتمی آماده شده‌اند. این تکنیک جدید نه‌تنها پرتوهای ایکس روشن‌تری تولید می‌کند، بلکه در آینده می‌تواند کیفیت ابزارهای پیشرفته‌ای مانند حلقه‌های ذخیره، شتاب‌دهنده‌های خطی و منابع نوری را به شکل چشمگیری افزایش دهد.

لیزر دوناتی

کشف «لیزر دوناتی» نشان می‌دهد که تغییر شکل در ابزاری به‌ظاهر ساده مانند پرتو لیزر می‌تواند تأثیرات بزرگی در دنیای فناوری‌های پیشرفته داشته باشد. با استفاده از این روش نوآورانه، دانشمندان توانسته‌اند گامی بزرگ در بهبود کیفیت پرتوهای ایکس بردارند، گامی که می‌تواند به تحقیقات زیستی، شیمیایی و فیزیکی سرعت و دقتی بی‌سابقه ببخشد. شاید راز آینده‌ پرنور علم، در دل یک دونات نوری نهفته باشد!

کد خبر 939478

• کشف نشانه‌هایی از پخت‌ و پز با آتش در غار یک میلیون سال پیش

• توهمی از نور و ذره | فوتبال الکترونی چگونه شکلی گرفت؟

• واکنش تند به پوشاندن پرچم آمریکا در ورودی دانشکده با موکت! + عکس | وقتی مدیران دانشگاه تهران دلشان نمی‌خواهد پرچم آمریکا لگد شود

• هشدار رسانه آمریکایی درباره این موشک سپاه پاسداران | نگرانی جدی از «هایپرسونیک» ایران

• معمای آقای ب.ز ؛ بمب خبری که همه چیز را به حاشیه برد | شروع طوفانی با ۲۵ شرکت جدید؟!

• تراکنش مالی یک عضو خانوار نباید کل اعضا را از دریافت یارانه و کالابرگ محروم کند | پاسکاری مسئولیت میان دستگاه‌ها، غیرقانونی است

• رجزخوانی جدید نتانیاهو: ما حملات گسترده‌ای علیه دشمن انجام می‌دهیم | چهره خاورمیانه را تغییر خواهیم داد | پاسخ ما به حوثی‌ها کوبنده خواهد بود

• عقب نشینی فروشندگان مسکن | ۲ عامل گرانی، پشت دروازه بازار مسکن

• مسئله جمعیت به ابر بحران تبدیل شده است | غربالگری جنین ضد سیاست جمعیتی نیست

• رجزخوانی جدید نتانیاهو: ما حملات گسترده‌ای علیه دشمن انجام می‌دهیم | چهره خاورمیانه را تغییر خواهیم داد | پاسخ ما به حوثی‌ها کوبنده خواهد بود

• پیغام مهم طارمی به مدیران اینتر

• علاقه مورینیو به جذب ستاره پرسپولیس

• ارزیابی جدید و مثبت ترامپ از مذاکرات با ایران

• تراکنش مالی یک عضو خانوار نباید کل اعضا را از دریافت یارانه و کالابرگ محروم کند | پاسکاری مسئولیت میان دستگاه‌ها، غیرقانونی است

• ۳۵ هزار بنز آخرین سیستم در ایران دود شد!

• این سد در آستانه سرریز شدن است | تصاویر

• جهش بزرگ موشکی سپاه چه بود؟

• با دیدن خمیازه دیگران، چرا ما هم خمیازه می‌کشیم؟ ؛ معمایی که حل شد | خمیازه کشیدن، فقط نشانه خستگی نیست!

• پزشکیان درباره مذاکره با آمریکا : ما سر دعوا نداریم اما …

• نخستین لیزر اتمی پرتو ایکس جهان ساخته شد

• راه‌اندازی قوی‌ترین لیزر جهان در آلمان

• ساخت اولین باتری پایدار جهان با ضایعات کشاورزی

• شهاب‌سنگ روسیه زیر میکروسکوپ دانشمندان

• قدرتمندترین لیزر اشعه ایکس جهان آزمایش شد

• نور را هم می‌شود گره زد

• مفاهیم: اشعه ایکس چیست؟

• پرتوان‌ترین لیزر اشعه ایکس جهان