लेजर एनर्जेटिक्स के लिए यूरोचेस्टर की प्रयोगशाला विज्ञान और समाज को आकार देने के 7 आश्चर्यजनक तरीके

नदी परिसर के ठीक दक्षिण में, रोचेस्टर विश्वविद्यालय की लेज़र एनर्जेटिक्स प्रयोगशाला (एलएलई) अकादमिक क्षेत्र में सबसे बड़ी और कुछ सबसे शक्तिशाली लेज़रों का घर है। यहां, वैज्ञानिक, इंजीनियर और छात्र प्रकाश और पदार्थ का उपयोग करके दूर के ग्रहों के अंदरूनी हिस्सों का मॉडल बनाते हैं, हमारे देश को सुरक्षित रखते हैं और भविष्य के लिए संलयन ऊर्जा की दिशा में काम करते हैं।

यहां उस प्रमुख सुविधा के बारे में कुछ बातें दी गई हैं जिसे हम यूरोचेस्टर में अनौपचारिक रूप से और प्यार से लेजर लैब कहते हैं।

1. संघीय और राज्य निवेश बिजली अत्याधुनिक विज्ञान और राष्ट्रीय सुरक्षा।

एलएलई बुनियादी विज्ञान, राष्ट्रीय और ऊर्जा सुरक्षा और कार्यबल विकास के चौराहे पर काम करता है। उस कार्य का अधिकांश भाग संघीय और राज्य वित्त पोषण द्वारा संभव हुआ है। इसका मतलब है कि एलएलई और यूरोचेस्टर में सार्वजनिक निवेश सीधे अमेरिकी परमाणु भंडार के वैज्ञानिक आधारों का समर्थन करते हैं, साथ ही भौतिकी, संलयन ऊर्जा और सामग्री विज्ञान में नई खोजों को बढ़ावा देते हैं, जबकि अमेरिका के वैज्ञानिकों और इंजीनियरों की अगली पीढ़ी को प्रशिक्षित करते हैं। इन वैज्ञानिकों और इंजीनियरों की राष्ट्रीय प्रयोगशालाओं, शिक्षा जगत और उद्योग को, विशेषकर तेजी से बढ़ते घरेलू फ्यूजन औद्योगिक आधार को आवश्यकता है।

2. फ़ुटबॉल के मैदान के आकार के लेज़र पदार्थ को तारे जैसी चरम सीमा तक धकेल देते हैं।

एलएलई दुनिया की सबसे बड़ी विश्वविद्यालय-आधारित लेजर सुविधाओं का घर है। लैब के केंद्र में ओमेगा लेजर सुविधा है। यहां, फुटबॉल के मैदान के आकार की दो लेजर प्रणालियाँ एक मिलीमीटर से भी छोटे लक्ष्यों को ग्रहों के केंद्र में पाए जाने वाले दबाव और तारे के मूल से अधिक गर्म तापमान तक ले जाती हैं। ये बड़े लेजर इन अभूतपूर्व स्थितियों को एक सेकंड के लगभग एक अरबवें हिस्से में पूरा करते हैं।

उन प्रयोगों को कारगर बनाने के लिए, एलएलई दो-फोटॉन पोलीमराइजेशन 3डी प्रिंटिंग, सुसंगत एंटी-स्टोक्स रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी और 3डी एक्स-रे टोमोग्राफी जैसे उपकरणों का उपयोग करके आश्चर्यजनक सटीकता के साथ लक्ष्य बनाता है और मापता है।

यहां तक ​​कि सबसे छोटी अपूर्णता भी उच्च-ऊर्जा-घनत्व भौतिकी प्रयोग को पटरी से उतार सकती है, इसलिए प्लाज्मा, सामग्री और संलयन प्रक्रियाओं के बारे में विश्वसनीय डेटा उत्पन्न करने के लिए यह माइक्रोन-स्केल परिशुद्धता आवश्यक है।

3. यूरोचेस्टर लेजर-डायरेक्ट-ड्राइव फ़्यूज़न अनुसंधान में देश का नेतृत्व करता है।

एलएलई जड़त्वीय कारावास संलयन (आईसीएफ) के लिए लेजर-संचालित दृष्टिकोण के लिए शिक्षा जगत में #1 अमेरिकी प्रयोगशाला है, जहां सावधानीपूर्वक व्यवस्थित लेजर बीम एक ईंधन कैप्सूल को सममित रूप से संपीड़ित करते हैं।

प्रत्येक वर्ष, विश्वविद्यालयों, राष्ट्रीय प्रयोगशालाओं और उद्योग सहित 70 से अधिक संस्थानों के 800 से अधिक उपयोगकर्ता एलएलई में अनुसंधान करते हैं, जिससे यूरोचेस्टर फ्यूजन, उच्च-ऊर्जा-घनत्व विज्ञान और प्रौद्योगिकी के लिए एक वैश्विक केंद्र बन जाता है।

हालांकि यह विज्ञान कथा की तरह लग सकता है, एलएलई संलयन-आधारित ऊर्जा को वास्तविकता के करीब लाने में मदद कर रहा है। 2022 में, एलएलएनएल द्वारा इग्निशन हासिल किया गया था, एलएलई ने इस लंबे समय से प्रतीक्षित उपलब्धि की यात्रा में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई थी। लेज़र लैब अब एक राष्ट्रीय अनुसंधान केंद्र का नेतृत्व करती है जो जड़त्वीय संलयन ऊर्जा (आईएफई) विज्ञान और प्रौद्योगिकी को आगे बढ़ाने के लिए समर्पित है।

आज, प्रयोगशाला के वैज्ञानिक अनुसंधान में तेजी लाने के लिए कृत्रिम बुद्धिमत्ता और इसी तरह की उन्नत कंप्यूटिंग प्रौद्योगिकियों की ओर रुख कर रहे हैं।

4. एलएलई में ट्रिटियम और क्रायोजेनिक ईंधन के लिए दुर्लभ, संपूर्ण क्षमताएं हैं।

फ़्यूज़न प्रयोगों के लिए न केवल शक्तिशाली लेज़रों की आवश्यकता होती है – वे हाइड्रोजन के एक दुर्लभ और रेडियोधर्मी रूप ट्रिटियम को सुरक्षित रूप से संभालने पर भी निर्भर करते हैं। एलएलई की क्रायोजेनिक और ट्रिटियम सुविधा ट्रिटियम-आधारित ईंधन तैयारी के हर चरण को एक छत के नीचे लाने के लिए देश में अद्वितीय है।

ये क्षमताएं अपशिष्ट को कम करती हैं, दुर्लभ संसाधनों पर नियंत्रण को अधिकतम करती हैं और देश भर के शोधकर्ताओं के लिए विश्व स्तरीय संलयन विज्ञान का समर्थन करती हैं।

5. अगली पीढ़ी, 25-पेटावाट लेजर सुविधा डिजाइन में है।

जैसे कि सबसे बड़े विश्वविद्यालय-आधारित लेज़र सिस्टम का होना पर्याप्त नहीं था, एलएलई अब ऐसी डिज़ाइन कर रहा है जो दुनिया के सबसे शक्तिशाली लेज़रों में से एक बन सकता है।

नेशनल साइंस फाउंडेशन द्वारा वित्त पोषित एनएसएफ ओपल सुविधा में एलएलई में स्थित दो 25-पेटावाट लेजर शामिल होंगे। (संदर्भ के लिए, एक पेटावाट एक क्वाड्रिलियन वाट बिजली के बराबर है)। यह प्रणाली वर्तमान पीक-पावर सीमा से आगे बढ़ने के लिए एक और यूरोचेस्टर नवाचार, ऑप्टिकल पैरामीट्रिक चिरप्ड-पल्स एम्प्लीफिकेशन का उपयोग करेगी।

एनएसएफ ओपीएल वैज्ञानिकों को अति-उच्च विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों का अध्ययन करने, अभूतपूर्व और अत्यधिक तापमान और दबाव का पता लगाने और ब्रह्मांड में सबसे ऊर्जावान घटनाओं के समान परिस्थितियों में मामले की जांच करने में सक्षम करेगा। ओमेगा लेजर सुविधा संलयन प्रयोग द्रव्यमान लेते हैं और इसे अल्बर्ट आइंस्टीन के प्रसिद्ध समीकरण, ð ¸=ð ‘šð’ के अनुरूप, संलयन के माध्यम से ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। ². एनएसएफ ओपीएल प्रयोग किसी दिन लेजर ऊर्जा को द्रव्यमान में परिवर्तित करने की विपरीत प्रक्रिया प्रदर्शित कर सकते हैं।

आने वाले दशकों तक वैश्विक अनुसंधान समुदायों की सेवा करने के लिए डिज़ाइन किया गया, एनएसएफ ओपीएल यूरोचेस्टर और संयुक्त राज्य अमेरिका को अल्ट्राहाई-पीक पावर, अल्ट्राफास्ट लेजर विज्ञान के सबसे आगे रखेगा।

6. यह एकमात्र लेजर सुविधाओं में से एक है जो हाई स्कूल, स्नातक और स्नातकोत्तर छात्रों को लेजर-आधारित विज्ञान और इंजीनियरिंग में प्रशिक्षित करती है।

एलएलई सिर्फ एक प्रयोगशाला नहीं है – यह कल के कार्यबल के लिए एक प्रशिक्षण मैदान है।

रोचेस्टर विश्वविद्यालय के संकाय के साथ घनिष्ठ सहयोग के माध्यम से, एलएलई लेजर विज्ञान और प्रौद्योगिकी में दुनिया का सबसे बड़ा विश्वविद्यालय-आधारित समुदाय बनाता है, जो छात्रों को उद्योग, शिक्षा और राष्ट्रीय प्रयोगशालाओं में नेतृत्व करने के लिए तैयार करता है।

और हम सक्षम और महत्वाकांक्षी युवा शोधकर्ताओं को आगे बढ़ाने में विश्वास करते हैं। नियमित रूप से साइट पर स्नातक छात्रों की मेजबानी करने के अलावा, प्रत्येक वर्ष लेजर लैब उच्च विद्यालय के छात्रों को विश्व स्तरीय सुविधा में व्यावहारिक अनुसंधान करने के लिए दो महीने बिताने के लिए स्वागत करती है। और क्या हमने बताया कि उन्हें भुगतान मिलता है? क्षेत्र के कनिष्ठों के लिए इस प्रश्न का उत्तर देने का कोई बुरा तरीका नहीं है, “आपने अपनी गर्मी की छुट्टियों में क्या किया?”

7. नोबेल पुरस्कार विजेता लेजर तकनीक का आविष्कार यहीं हुआ था और यह रोजमर्रा की जिंदगी को छूती है।

1985 में, एलएलई में, तत्कालीन स्नातक छात्र डोना स्ट्रिकलैंड ’89 (पीएचडी) और वरिष्ठ वैज्ञानिक जेरार्ड मौरौ ने चिरप्ड-पल्स एम्प्लीफिकेशन (सीपीए) का आविष्कार किया, एक तकनीक जिसने लेजर विज्ञान में क्रांति ला दी।

सीपीए एक लेज़र पल्स को समय पर खींचकर उसकी चरम शक्ति को कम करने, फैली हुई पल्स को बढ़ाने और फिर इसे अल्ट्राशॉर्ट, बेहद तीव्र पल्स में संपीड़ित करने का काम करता है। इस सफलता ने स्ट्रिकलैंड और मौरौ को भौतिकी में 2018 का नोबेल पुरस्कार दिलाया – और यह कई तकनीकों को रेखांकित करता है जिन्हें हम अब हल्के में लेते हैं:

• दवा: लेज़र-आधारित कैंसर उपचार और कॉर्निया को नया आकार देने के लिए ब्लेडलेस लेसिक जैसी सटीक प्रक्रियाएँ।
• उत्पादन: माइक्रोमशीनिंग और स्मार्टफोन कवर ग्लास और अन्य सामग्रियों की सटीक कटिंग।
• अनुसंधान: स्प्लिट-सेकंड आणविक प्रक्रियाओं की अल्ट्राफास्ट छवियां लेना, अंतरिक्ष में चरम स्थितियों का मॉडलिंग करना और नई सामग्री और संलयन अवधारणाओं को विकसित करना।

सीपीए ओमेगा ईपी और दुनिया भर में अल्ट्राहाई-इंटेंसिटी लेजर की अगली पीढ़ी के लिए भी मूलभूत है।

यूरोचेस्टर के वैज्ञानिकों और छात्रों के हाथों में, प्रकाश स्वयं ब्रह्मांड को समझने और आगे क्या होगा इसकी कल्पना करने का एक उपकरण बन जाता है।