3 অক্টোবর, 2023-এর সন্ধ্যায় একটি গুরুত্বপূর্ণ ঘোষণায়, 2023 সালের পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরস্কার উন্মোচন করা হয়েছিল, যে তিনজন বিজ্ঞানীর অসামান্য অবদানের স্বীকৃতিস্বরূপ যারা অ্যাটোসেকেন্ড লেজার প্রযুক্তির ক্ষেত্রে অগ্রগামী হিসেবে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করেছেন।

"অ্যাটোসেকেন্ড লেজার" শব্দটি এটির অবিশ্বাস্যভাবে সংক্ষিপ্ত টাইমস্কেল থেকে এর নামটি এসেছে, বিশেষত 10^-18 সেকেন্ডের অনুরূপ অ্যাটোসেকেন্ডের ক্রম অনুসারে।এই প্রযুক্তির গভীর তাৎপর্য উপলব্ধি করার জন্য, একটি অ্যাটোসেকেন্ড কী বোঝায় তার একটি মৌলিক উপলব্ধি সর্বাগ্রে।একটি অ্যাটোসেকেন্ড সময়ের একটি অতিমাত্রায় মিনিটের একক হিসাবে দাঁড়ায়, যা এক সেকেন্ডের বিস্তৃত প্রেক্ষাপটে সেকেন্ডের এক বিলিয়ন ভাগের এক বিলিয়ন ভাগ গঠন করে।এটিকে পরিপ্রেক্ষিতে রাখার জন্য, আমরা যদি এক সেকেন্ডকে একটি সুউচ্চ পর্বতের সাথে তুলনা করি, তাহলে একটি অ্যাটোসেকেন্ড পর্বতের গোড়ায় অবস্থিত বালির একক দানার সমান হবে।এই ক্ষণস্থায়ী অস্থায়ী ব্যবধানে, এমনকি আলোও একটি পৃথক পরমাণুর আকারের সমান দূরত্ব অতিক্রম করতে পারে।অ্যাটোসেকেন্ড লেজারের ব্যবহারের মাধ্যমে, বিজ্ঞানীরা পারমাণবিক কাঠামোর মধ্যে ইলেকট্রনের জটিল গতিশীলতা যাচাই এবং ম্যানিপুলেট করার অভূতপূর্ব ক্ষমতা অর্জন করেন, যা একটি সিনেম্যাটিক সিকোয়েন্সে ফ্রেম-বাই-ফ্রেম স্লো-মোশন রিপ্লে-এর মতো, যার ফলে তাদের ইন্টারপ্লেতে গভীরভাবে জড়িত।

অ্যাটোসেকেন্ড লেজারবিজ্ঞানীদের ব্যাপক গবেষণা এবং সমন্বিত প্রচেষ্টার চূড়ান্ত প্রতিনিধিত্ব করে, যারা আল্ট্রাফাস্ট লেজার তৈরিতে ননলাইনার অপটিক্সের নীতিগুলিকে কাজে লাগিয়েছে।তাদের আবির্ভাব আমাদের পরমাণু, অণু এবং এমনকি কঠিন পদার্থের ইলেক্ট্রনের মধ্যে সঞ্চারিত গতিশীল প্রক্রিয়াগুলির পর্যবেক্ষণ এবং অনুসন্ধানের জন্য একটি উদ্ভাবনী সুবিধার পয়েন্ট দিয়ে সজ্জিত করেছে।

অ্যাটোসেকেন্ড লেজারের প্রকৃতি ব্যাখ্যা করতে এবং প্রচলিত লেজারের তুলনায় তাদের অপ্রচলিত বৈশিষ্ট্যের প্রশংসা করতে, বিস্তৃত "লেজার পরিবারের" মধ্যে তাদের শ্রেণীবিভাগ অন্বেষণ করা অপরিহার্য।তরঙ্গদৈর্ঘ্য স্থান দ্বারা শ্রেণীবিভাগ অ্যাটোসেকেন্ড লেজারগুলি প্রধানত অতিবেগুনী থেকে নরম এক্স-রে ফ্রিকোয়েন্সির মধ্যে, প্রচলিত লেজারের বিপরীতে তাদের উল্লেখযোগ্যভাবে ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্যকে নির্দেশ করে।আউটপুট মোডের পরিপ্রেক্ষিতে, অ্যাটোসেকেন্ড লেজারগুলি স্পন্দিত লেজারের বিভাগে পড়ে, যা তাদের অত্যন্ত সংক্ষিপ্ত পালস সময়কাল দ্বারা চিহ্নিত করা হয়।স্বচ্ছতার জন্য একটি সাদৃশ্য আঁকতে, কেউ অবিচ্ছিন্ন-তরঙ্গ লেজারগুলিকে একটি ফ্ল্যাশলাইটের মতো কল্পনা করতে পারে যা একটি অবিচ্ছিন্ন আলোর রশ্মি নির্গত করে, যখন স্পন্দিত লেজারগুলি একটি স্ট্রোব আলোর মতো, আলোকসজ্জা এবং অন্ধকারের সময়গুলির মধ্যে দ্রুত পরিবর্তন করে।সংক্ষেপে, অ্যাটোসেকেন্ড লেজারগুলি আলোকসজ্জা এবং অন্ধকারের মধ্যে একটি স্পন্দনশীল আচরণ প্রদর্শন করে, তবুও দুটি রাজ্যের মধ্যে তাদের স্থানান্তরটি একটি আশ্চর্যজনক ফ্রিকোয়েন্সিতে সঞ্চারিত হয়, অ্যাটোসেকেন্ডের রাজ্যে পৌঁছে।

শক্তি দ্বারা আরও শ্রেণীকরণ লেজারগুলিকে নিম্ন-শক্তি, মাঝারি-শক্তি, এবং উচ্চ-শক্তি বন্ধনীতে রাখে।অ্যাটোসেকেন্ড লেজারগুলি তাদের অত্যন্ত সংক্ষিপ্ত পালস সময়কালের কারণে উচ্চ শিখর শক্তি অর্জন করে, যার ফলে একটি উচ্চারিত পিক পাওয়ার (P) হয় - যা প্রতি ইউনিট সময় শক্তির তীব্রতা (P=W/t) হিসাবে সংজ্ঞায়িত হয়।যদিও স্বতন্ত্র অ্যাটোসেকেন্ড লেজার ডালগুলি ব্যতিক্রমীভাবে বড় শক্তি (W) ধারণ করতে পারে না, তবে তাদের সংক্ষিপ্ত অস্থায়ী ব্যাপ্তি (t) তাদের উচ্চতর সর্বোচ্চ শক্তি প্রদান করে।

অ্যাপ্লিকেশন ডোমেনের পরিপ্রেক্ষিতে, লেজারগুলি শিল্প, চিকিৎসা এবং বৈজ্ঞানিক অ্যাপ্লিকেশনগুলিকে অন্তর্ভুক্ত করে একটি বর্ণালী বিস্তৃত করে।অ্যাটোসেকেন্ড লেজারগুলি প্রাথমিকভাবে বৈজ্ঞানিক গবেষণার ক্ষেত্রে তাদের কুলুঙ্গি খুঁজে পায়, বিশেষ করে পদার্থবিজ্ঞান এবং রসায়নের ডোমেনের মধ্যে দ্রুত বিকশিত ঘটনাগুলির অন্বেষণে, মাইক্রোকসমিক বিশ্বের দ্রুত গতিশীল প্রক্রিয়াগুলির একটি উইন্ডো অফার করে৷

লেজার মাধ্যম দ্বারা শ্রেণীকরণ লেজারগুলিকে গ্যাস লেজার, সলিড-স্টেট লেজার, তরল লেজার এবং সেমিকন্ডাক্টর লেজার হিসাবে বর্ণনা করে।অ্যাটোসেকেন্ড লেজারের প্রজন্ম সাধারণত গ্যাস লেজার মিডিয়ার উপর নির্ভর করে, উচ্চ-অর্ডার হারমোনিক্স তৈরি করতে ননলিনিয়ার অপটিক্যাল প্রভাবকে পুঁজি করে।

সংক্ষেপে, অ্যাটোসেকেন্ড লেজারগুলি শর্ট-পালস লেজারগুলির একটি অনন্য শ্রেণী গঠন করে, যা তাদের অসাধারণভাবে সংক্ষিপ্ত নাড়ির সময়কাল দ্বারা আলাদা, সাধারণত অ্যাটোসেকেন্ডে পরিমাপ করা হয়।ফলস্বরূপ, তারা পরমাণু, অণু এবং কঠিন পদার্থের মধ্যে ইলেকট্রনের অতি দ্রুত গতিশীল প্রক্রিয়াগুলি পর্যবেক্ষণ এবং নিয়ন্ত্রণের জন্য অপরিহার্য সরঞ্জাম হয়ে উঠেছে।

অ্যাটোসেকেন্ড লেজার জেনারেশনের বিস্তৃত প্রক্রিয়া

অ্যাটোসেকেন্ড লেজার প্রযুক্তি বৈজ্ঞানিক উদ্ভাবনের অগ্রভাগে দাঁড়িয়েছে, তার প্রজন্মের জন্য একটি কৌতুহলজনকভাবে কঠোর শর্তের গর্ব করে।অ্যাটোসেকেন্ড লেজার জেনারেশনের জটিলতাগুলি ব্যাখ্যা করার জন্য, আমরা এর অন্তর্নিহিত নীতিগুলির একটি সংক্ষিপ্ত প্রকাশের সাথে শুরু করি, তারপরে দৈনন্দিন অভিজ্ঞতা থেকে উদ্ভূত প্রাণবন্ত রূপকগুলি অনুসরণ করে৷প্রাসঙ্গিক পদার্থবিদ্যার জটিলতায় অজ্ঞাত পাঠকদের হতাশ হওয়ার দরকার নেই, কারণ পরবর্তী রূপকগুলি অ্যাটোসেকেন্ড লেজারগুলির মৌলিক পদার্থবিদ্যাকে অ্যাক্সেসযোগ্য রেন্ডার করার লক্ষ্য রাখে।

অ্যাটোসেকেন্ড লেজারের জেনারেশন প্রক্রিয়া প্রাথমিকভাবে হাই হারমোনিক জেনারেশন (HHG) নামে পরিচিত কৌশলের উপর নির্ভর করে।প্রথমত, উচ্চ-তীব্রতা ফেমটোসেকেন্ড (10^-15 সেকেন্ড) লেজার ডালের একটি রশ্মি শক্তভাবে একটি গ্যাসীয় লক্ষ্যবস্তুর উপর ফোকাস করা হয়।এটি লক্ষণীয় যে ফেমটোসেকেন্ড লেজারগুলি, অ্যাটোসেকেন্ড লেজারের অনুরূপ, ছোট পালস সময়কাল এবং উচ্চ শিখর শক্তির অধিকারী হওয়ার বৈশিষ্ট্যগুলি ভাগ করে নেয়।তীব্র লেজার ক্ষেত্রের প্রভাবে, গ্যাস পরমাণুর মধ্যে ইলেকট্রনগুলি তাদের পারমাণবিক নিউক্লিয়াস থেকে ক্ষণিকের জন্য মুক্ত হয়, ক্ষণস্থায়ীভাবে মুক্ত ইলেকট্রনের অবস্থায় প্রবেশ করে।যেহেতু এই ইলেক্ট্রনগুলি লেজার ক্ষেত্রের প্রতিক্রিয়ায় দোদুল্যমান হয়, তারা অবশেষে তাদের মূল পারমাণবিক নিউক্লিয়াসে ফিরে আসে এবং নতুন উচ্চ-শক্তির অবস্থা তৈরি করে।

এই প্রক্রিয়া চলাকালীন, ইলেক্ট্রনগুলি অত্যন্ত উচ্চ বেগে চলে যায় এবং পারমাণবিক নিউক্লিয়াসের সাথে পুনর্মিলনের পরে, তারা উচ্চ হারমোনিক নির্গমনের আকারে অতিরিক্ত শক্তি মুক্ত করে, উচ্চ-শক্তি ফোটন হিসাবে প্রকাশ করে।

এই নতুন উত্পন্ন উচ্চ-শক্তি ফোটনগুলির ফ্রিকোয়েন্সিগুলি হল মূল লেজার ফ্রিকোয়েন্সির পূর্ণসংখ্যার গুণিতক, যা গঠন করে হাই-অর্ডার হারমোনিক্স বলা হয়, যেখানে "হারমোনিক্স" ফ্রিকোয়েন্সিগুলিকে বোঝায় যা মূল ফ্রিকোয়েন্সির অবিচ্ছেদ্য গুণিতক।অ্যাটোসেকেন্ড লেজারগুলি অর্জন করার জন্য, এই উচ্চ-ক্রমের হারমোনিক্সগুলিকে ফিল্টার করা এবং ফোকাস করা, নির্দিষ্ট হারমোনিক্স নির্বাচন করা এবং একটি ফোকাল পয়েন্টে কেন্দ্রীকরণ করা প্রয়োজন।যদি ইচ্ছা হয়, পালস কম্প্রেশন কৌশলগুলি নাড়ির সময়কালকে আরও সংক্ষিপ্ত করতে পারে, যা অ্যাটোসেকেন্ড পরিসরে অতি-সংক্ষিপ্ত ডাল দেয়।স্পষ্টতই, অ্যাটোসেকেন্ড লেজারের প্রজন্ম একটি পরিশীলিত এবং বহুমুখী প্রক্রিয়া গঠন করে, যা উচ্চ মাত্রার প্রযুক্তিগত দক্ষতা এবং বিশেষ সরঞ্জামের দাবি করে।

এই জটিল প্রক্রিয়াটিকে রহস্যময় করার জন্য, আমরা দৈনন্দিন পরিস্থিতিতে একটি রূপক সমান্তরাল অফার করি:

উচ্চ-তীব্রতা ফেমটোসেকেন্ড লেজার ডাল:

একটি ব্যতিক্রমী শক্তিশালী ক্যাটাপল্টের অধিকারী যা তাত্ক্ষণিকভাবে প্রচণ্ড গতিতে পাথর ছুঁড়তে সক্ষম, উচ্চ-তীব্রতার ফেমটোসেকেন্ড লেজার পালস দ্বারা পরিচালিত ভূমিকার অনুরূপ।

গ্যাসীয় লক্ষ্যবস্তু:

জলের একটি শান্ত দেহের চিত্র করুন যা গ্যাসীয় লক্ষ্যবস্তুর প্রতীক, যেখানে জলের প্রতিটি ফোঁটা অগণিত গ্যাস পরমাণুর প্রতিনিধিত্ব করে।জলের এই দেহে পাথরের প্রবাহিত করার কাজটি একইভাবে বায়বীয় লক্ষ্যবস্তুর উপর উচ্চ-তীব্রতার ফেমটোসেকেন্ড লেজারের ডালের প্রভাবকে প্রতিফলিত করে।

ইলেক্ট্রন মোশন এবং রিকম্বিনেশন (শারীরিকভাবে বলা রূপান্তর):

যখন ফেমটোসেকেন্ড লেজার ডালগুলি গ্যাসীয় লক্ষ্যবস্তুর মধ্যে গ্যাসের পরমাণুকে প্রভাবিত করে, তখন উল্লেখযোগ্য সংখ্যক বাইরের ইলেকট্রন ক্ষণিকের জন্য এমন একটি অবস্থায় উত্তেজিত হয় যেখানে তারা তাদের নিজ নিজ পারমাণবিক নিউক্লিয়াস থেকে বিচ্ছিন্ন হয়ে একটি প্লাজমার মতো অবস্থা তৈরি করে।যেহেতু সিস্টেমের শক্তি পরবর্তীকালে হ্রাস পায় (যেহেতু লেজারের স্পন্দনগুলি সহজাতভাবে স্পন্দিত হয়, এতে বিরতির ব্যবধান থাকে), এই বহিরাগত ইলেকট্রনগুলি পারমাণবিক নিউক্লিয়াসের কাছাকাছি ফিরে আসে, উচ্চ-শক্তি ফোটন মুক্ত করে।

উচ্চ হারমোনিক জেনারেশন:

কল্পনা করুন যে প্রতিবার জলের ফোঁটা হ্রদের পৃষ্ঠে ফিরে আসে, এটি তরঙ্গ তৈরি করে, অনেকটা অ্যাটোসেকেন্ড লেজারে উচ্চ হারমোনিক্সের মতো।প্রাথমিক ফেমটোসেকেন্ড লেজার পালস দ্বারা সৃষ্ট মূল তরঙ্গের তুলনায় এই তরঙ্গগুলির উচ্চতর ফ্রিকোয়েন্সি এবং প্রশস্ততা রয়েছে।HHG প্রক্রিয়া চলাকালীন, একটি শক্তিশালী লেজার রশ্মি, ক্রমাগত পাথর ছুঁড়ে ফেলার মতো, একটি গ্যাস লক্ষ্যকে আলোকিত করে, যা হ্রদের পৃষ্ঠের অনুরূপ।এই তীব্র লেজার ক্ষেত্রটি গ্যাসে ইলেকট্রনকে চালিত করে, তরঙ্গের অনুরূপ, তাদের মূল পরমাণু থেকে দূরে এবং তারপরে তাদের পিছনে টানে।প্রতিবার যখন একটি ইলেক্ট্রন পরমাণুতে ফিরে আসে, এটি একটি উচ্চতর ফ্রিকোয়েন্সি সহ একটি নতুন লেজার রশ্মি নির্গত করে, যা আরও জটিল লহরের প্যাটার্নের মতো।

ফিল্টারিং এবং ফোকাসিং:

এই সমস্ত নতুন উত্পন্ন লেজার রশ্মিগুলিকে একত্রিত করার ফলে বিভিন্ন রঙের (ফ্রিকোয়েন্সি বা তরঙ্গদৈর্ঘ্য) একটি বর্ণালী পাওয়া যায়, যার মধ্যে কয়েকটি অ্যাটোসেকেন্ড লেজার গঠন করে।নির্দিষ্ট লহরের আকার এবং ফ্রিকোয়েন্সিগুলিকে বিচ্ছিন্ন করার জন্য, আপনি একটি বিশেষ ফিল্টার নিয়োগ করতে পারেন, যা পছন্দসই তরঙ্গ নির্বাচন করার মতো, এবং একটি নির্দিষ্ট এলাকায় ফোকাস করার জন্য একটি ম্যাগনিফাইং গ্লাস নিয়োগ করতে পারেন।

পালস কম্প্রেশন (যদি প্রয়োজন হয়):

আপনি যদি লহরগুলিকে দ্রুত এবং সংক্ষিপ্তভাবে প্রচার করার লক্ষ্য রাখেন, আপনি একটি বিশেষ ডিভাইস ব্যবহার করে তাদের প্রসারণকে ত্বরান্বিত করতে পারেন, প্রতিটি লহরটি স্থায়ী হওয়ার সময়কে হ্রাস করে।অ্যাটোসেকেন্ড লেজারের প্রজন্ম প্রক্রিয়াগুলির একটি জটিল ইন্টারপ্লে জড়িত।যাইহোক, ভাঙ্গা এবং কল্পনা করা হলে, এটি আরও বোধগম্য হয়।