ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్

A ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్అనేది "అల్ట్రాషార్ట్ పల్స్ లైట్" ఉత్పత్తి చేసే పరికరం, ఇది దాదాపు ఒక-గిగాసెకన్ల అల్ట్రాషార్ట్ సమయం వరకు మాత్రమే కాంతిని విడుదల చేస్తుంది. Fei అనేది ఫెమ్టో యొక్క సంక్షిప్తీకరణ, ఇది ఇంటర్నేషనల్ సిస్టమ్ ఆఫ్ యూనిట్స్ యొక్క ఉపసర్గ మరియు 1 ఫెమ్టోసెకండ్ = 1×10^-15 సెకన్లు. పల్సెడ్ లైట్ అని పిలవబడేది ఒక్క క్షణం మాత్రమే కాంతిని విడుదల చేస్తుంది. కెమెరా యొక్క ఫ్లాష్ యొక్క కాంతి-ఉద్గార సమయం సుమారు 1 మైక్రోసెకండ్, కాబట్టి ఫెమ్టోసెకండ్ యొక్క అల్ట్రా-షార్ట్ పల్స్ లైట్ దాని సమయంలో దాదాపు ఒక బిలియన్ వంతు మాత్రమే కాంతిని విడుదల చేస్తుంది. మనందరికీ తెలిసినట్లుగా, కాంతి వేగం సెకనుకు 300,000 కిలోమీటర్లు (1 సెకనులో భూమి చుట్టూ 7న్నర వృత్తాలు) అసమానమైన వేగంతో ఉంటుంది, కానీ 1 ఫెమ్టోసెకన్లో, కాంతి కూడా 0.3 మైక్రాన్లు మాత్రమే పురోగమిస్తుంది.

తరచుగా, ఫ్లాష్ ఫోటోగ్రఫీతో మనం కదిలే వస్తువు యొక్క క్షణిక స్థితిని కత్తిరించగలుగుతాము. అదేవిధంగా, ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్ ఫ్లాష్ చేయబడితే, అది హింసాత్మక వేగంతో సాగుతున్నప్పుడు కూడా రసాయన ప్రతిచర్య యొక్క ప్రతి భాగాన్ని చూడటం సాధ్యమవుతుంది. దీని కోసం, రసాయన ప్రతిచర్యల రహస్యాన్ని అధ్యయనం చేయడానికి ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్‌లను ఉపయోగించవచ్చు.
"యాక్టివేటెడ్ స్టేట్" అని పిలవబడే అధిక శక్తితో ఇంటర్మీడియట్ స్థితిని దాటిన తర్వాత సాధారణ రసాయన ప్రతిచర్యలు నిర్వహించబడతాయి. సక్రియం చేయబడిన స్థితి యొక్క ఉనికిని రసాయన శాస్త్రవేత్త అర్హేనియస్ 1889 లోనే సిద్ధాంతపరంగా అంచనా వేశారు, అయితే ఇది చాలా తక్కువ సమయం వరకు ఉన్నందున దానిని ప్రత్యక్షంగా గమనించడం సాధ్యం కాదు. కానీ 1980ల చివరలో ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్‌ల ద్వారా దాని ఉనికి ప్రత్యక్షంగా ప్రదర్శించబడింది, రసాయన ప్రతిచర్యలు ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్‌లతో ఎలా గుర్తించబడతాయో ఒక ఉదాహరణ. ఉదాహరణకు, సైక్లోపెంటనోన్ అణువు కార్బన్ మోనాక్సైడ్‌గా మరియు 2 ఇథిలీన్ అణువులుగా సక్రియం చేయబడిన స్థితి ద్వారా కుళ్ళిపోతుంది.
ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్‌లు ఇప్పుడు ఫిజిక్స్, కెమిస్ట్రీ, లైఫ్ సైన్సెస్, మెడిసిన్ మరియు ఇంజినీరింగ్ వంటి విస్తృత శ్రేణిలో, ముఖ్యంగా కాంతి మరియు ఎలక్ట్రానిక్స్‌లో కూడా ఉపయోగించబడుతున్నాయి. ఎందుకంటే కాంతి తీవ్రత దాదాపుగా ఎటువంటి నష్టం లేకుండా ఒక ప్రదేశం నుండి మరొక ప్రదేశానికి పెద్ద మొత్తంలో సమాచారాన్ని ప్రసారం చేయగలదు, ఇది ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్‌ను మరింత వేగవంతం చేస్తుంది. న్యూక్లియర్ ఫిజిక్స్ రంగంలో, ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్‌లు భారీ ప్రభావాన్ని తెచ్చాయి. పల్సెడ్ లైట్ చాలా బలమైన విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని కలిగి ఉన్నందున, 1 ఫెమ్టోసెకనులోపు ఎలక్ట్రాన్‌లను కాంతి వేగానికి సమీపంలో వేగవంతం చేయడం సాధ్యమవుతుంది, కాబట్టి దీనిని ఎలక్ట్రాన్‌లను వేగవంతం చేయడానికి "యాక్సిలరేటర్"గా ఉపయోగించవచ్చు.

వైద్యంలో అప్లికేషన్
పైన చెప్పినట్లుగా, ఫెమ్టోసెకండ్ ప్రపంచంలో కాంతి కూడా చాలా దూరం ప్రయాణించలేని విధంగా స్తంభింపజేస్తుంది, కానీ ఈ సమయంలో కూడా, అణువులు, పదార్థంలోని అణువులు మరియు కంప్యూటర్ చిప్‌లలోని ఎలక్ట్రాన్‌లు ఇప్పటికీ సర్క్యూట్‌లలో కదులుతూనే ఉంటాయి. ఫెమ్టోసెకండ్ పల్స్‌ని తక్షణమే ఆపడానికి ఉపయోగించగలిగితే, ఏమి జరుగుతుందో అధ్యయనం చేయండి. ఫ్లాషింగ్ సమయం ఆపివేయడంతో పాటు, ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్‌లు 200 నానోమీటర్ల (మిల్లిమీటర్‌లో 2/10,000వ వంతు) వ్యాసం కలిగిన లోహంలో చిన్న రంధ్రాలను రంధ్రం చేయగలవు. దీని అర్థం తక్కువ వ్యవధిలో కంప్రెస్ చేయబడిన మరియు లోపల లాక్ చేయబడిన అల్ట్రా-షార్ట్ పల్సెడ్ లైట్ అల్ట్రా-హై అవుట్‌పుట్ యొక్క అద్భుతమైన ప్రభావాన్ని సాధిస్తుంది మరియు చుట్టుపక్కల వాటికి అదనపు నష్టాన్ని కలిగించదు. ఇంకా, ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్ యొక్క పల్సెడ్ లైట్ వస్తువుల యొక్క చాలా చక్కటి స్టీరియోస్కోపిక్ చిత్రాలను తీయగలదు. వైద్య నిర్ధారణలో స్టీరియోస్కోపిక్ ఇమేజింగ్ చాలా ఉపయోగకరంగా ఉంటుంది, తద్వారా ఆప్టికల్ ఇంటర్‌ఫరెన్స్ టోమోగ్రఫీ అనే కొత్త పరిశోధనా రంగాన్ని తెరుస్తుంది. ఇది ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్‌తో తీసిన సజీవ కణజాలం మరియు జీవ కణాల స్టీరియోస్కోపిక్ చిత్రం. ఉదాహరణకు, చాలా తక్కువ కాంతి పల్స్ చర్మంపై గురిపెట్టబడి ఉంటుంది, పల్సెడ్ లైట్ చర్మం యొక్క ఉపరితలం నుండి ప్రతిబింబిస్తుంది మరియు పల్సెడ్ లైట్ యొక్క కొంత భాగం చర్మంలోకి ఇంజెక్ట్ చేయబడుతుంది. చర్మం లోపలి భాగం అనేక పొరలతో కూడి ఉంటుంది మరియు చర్మంలోకి ప్రవేశించే పల్సెడ్ లైట్ చిన్న పల్సెడ్ లైట్‌గా తిరిగి బౌన్స్ అవుతుంది మరియు ప్రతిబింబించే కాంతిలో ఈ వివిధ పల్సెడ్ లైట్ల ప్రతిధ్వనుల నుండి చర్మం యొక్క అంతర్గత నిర్మాణాన్ని తెలుసుకోవచ్చు.
అదనంగా, ఈ సాంకేతికత నేత్ర వైద్యంలో గొప్ప ప్రయోజనాన్ని కలిగి ఉంది, కంటిలో లోతైన రెటీనా యొక్క స్టీరియోస్కోపిక్ చిత్రాలను తీయగలదు. దీని ద్వారా వైద్యులు వారి కణజాలంలో సమస్య ఉందో లేదో నిర్ధారిస్తారు. ఈ రకమైన పరీక్ష కళ్లకే పరిమితం కాదు. ఆప్టికల్ ఫైబర్‌తో శరీరంలోకి లేజర్‌ను పంపితే, శరీరంలోని వివిధ అవయవాలకు సంబంధించిన అన్ని కణజాలాలను పరిశీలించడం సాధ్యమవుతుంది మరియు భవిష్యత్తులో ఇది క్యాన్సర్‌గా మారిందో లేదో తనిఖీ చేయడం కూడా సాధ్యమవుతుంది.

అల్ట్రా-ఖచ్చితమైన గడియారాన్ని అమలు చేస్తోంది
శాస్త్రవేత్తలు నమ్ముతారు ఉంటే aఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్గడియారం కనిపించే కాంతిని ఉపయోగించి తయారు చేయబడింది, ఇది పరమాణు గడియారాల కంటే సమయాన్ని మరింత ఖచ్చితంగా కొలవగలదు మరియు రాబోయే సంవత్సరాల్లో ఇది ప్రపంచంలోనే అత్యంత ఖచ్చితమైన గడియారం అవుతుంది. గడియారం ఖచ్చితమైనది అయితే, కారు నావిగేషన్ కోసం ఉపయోగించే GPS (గ్లోబల్ పొజిషనింగ్ సిస్టమ్) యొక్క ఖచ్చితత్వం కూడా బాగా మెరుగుపడుతుంది.
కనిపించే కాంతి ఎందుకు ఖచ్చితమైన గడియారాన్ని తయారు చేయగలదు? అన్ని గడియారాలు మరియు గడియారాలు లోలకం మరియు గేర్ యొక్క కదలిక నుండి విడదీయరానివి, మరియు ఖచ్చితమైన కంపన పౌనఃపున్యంతో లోలకం యొక్క డోలనం ద్వారా, గేర్ సెకన్లపాటు తిరుగుతుంది మరియు ఖచ్చితమైన గడియారం మినహాయింపు కాదు. అందువల్ల, మరింత ఖచ్చితమైన గడియారాన్ని తయారు చేయడానికి, అధిక వైబ్రేషన్ ఫ్రీక్వెన్సీతో లోలకాన్ని ఉపయోగించడం అవసరం. క్వార్ట్జ్ గడియారాలు (లోలకాలకు బదులుగా స్ఫటికాలతో ఊగిసలాడే గడియారాలు) లోలకం గడియారాల కంటే చాలా ఖచ్చితమైనవి ఎందుకంటే క్వార్ట్జ్ రెసొనేటర్ సెకనుకు ఎక్కువ సార్లు డోలనం చేస్తుంది.
ఇప్పుడు సమయ ప్రమాణంగా ఉన్న సీసియం పరమాణు గడియారం దాదాపు 9.2 గిగాహెర్ట్జ్ (అంతర్జాతీయ యూనిట్ గిగా యొక్క ఉపసర్గ, 1 గిగా = 10^9) ఫ్రీక్వెన్సీలో డోలనం చెందుతుంది. పరమాణు గడియారం సీసియం పరమాణువుల సహజ డోలనం ఫ్రీక్వెన్సీని ఉపయోగించి లోలకాన్ని మైక్రోవేవ్‌లతో అదే డోలనం ఫ్రీక్వెన్సీతో భర్తీ చేస్తుంది మరియు దాని ఖచ్చితత్వం పదిలక్షల సంవత్సరాలలో 1 సెకను మాత్రమే. దీనికి విరుద్ధంగా, కనిపించే కాంతి మైక్రోవేవ్‌ల కంటే 100,000 నుండి 1,000,000 రెట్లు ఎక్కువ డోలనం పౌనఃపున్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది, అంటే పరమాణు గడియారాల కంటే మిలియన్ల రెట్లు ఎక్కువ ఖచ్చితమైన గడియారాన్ని రూపొందించడానికి కనిపించే కాంతి శక్తిని ఉపయోగించడం. కనిపించే కాంతిని ఉపయోగించి ప్రపంచంలోనే అత్యంత ఖచ్చితమైన గడియారం ఇప్పుడు ప్రయోగశాలలో విజయవంతంగా నిర్మించబడింది.
ఈ ఖచ్చితమైన గడియారం సహాయంతో, ఐన్‌స్టీన్ సాపేక్ష సిద్ధాంతాన్ని ధృవీకరించవచ్చు. మేము ఈ ఖచ్చితమైన గడియారాలలో ఒకదానిని ప్రయోగశాలలో మరియు మరొకటి మెట్ల కార్యాలయంలో ఉంచాము, ఏమి జరుగుతుందో ఆలోచించి, ఒక గంట లేదా రెండు గంటల తర్వాత, ఐన్‌స్టీన్ సాపేక్షత సిద్ధాంతం అంచనా వేసినట్లుగా ఫలితం వచ్చింది, రెండింటి కారణంగా వేర్వేరు "గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రాలు ఉన్నాయి. "అంతస్తుల మధ్య, రెండు గడియారాలు ఇకపై ఒకే సమయానికి సూచించవు మరియు మెట్లలోని గడియారం పై అంతస్తు కంటే నెమ్మదిగా నడుస్తుంది. మరింత ఖచ్చితమైన గడియారంతో, ఆ రోజు మణికట్టు మరియు చీలమండపై సమయం కూడా భిన్నంగా ఉండవచ్చు. ఖచ్చితమైన గడియారాల సహాయంతో సాపేక్షత యొక్క మాయాజాలాన్ని మనం అనుభవించవచ్చు.

లైట్ స్పీడ్ స్లోలింగ్ టెక్నాలజీ
1999లో, యునైటెడ్ స్టేట్స్‌లోని హబ్బర్డ్ యూనివర్శిటీకి చెందిన ప్రొఫెసర్ రైనర్ హోవే కాంతిని సెకనుకు 17 మీటర్లకు విజయవంతంగా తగ్గించారు, ఈ వేగాన్ని కారు అందుకోగలిగింది, ఆపై సైకిల్ కూడా అందుకోగలిగే స్థాయికి విజయవంతంగా నెమ్మదించింది. ఈ ప్రయోగంలో భౌతిక శాస్త్రంలో అత్యంత అత్యాధునిక పరిశోధన ఉంటుంది మరియు ఈ వ్యాసం ప్రయోగం యొక్క విజయానికి రెండు కీలను మాత్రమే పరిచయం చేస్తుంది. ఒకటి, బోస్-ఐన్‌స్టీన్ కండెన్సేట్ అని పిలువబడే ప్రత్యేక వాయువు స్థితిని సంపూర్ణ సున్నా (-273.15 ° C)కి దగ్గరగా ఉన్న అతి తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద సోడియం అణువుల "మేఘం" నిర్మించడం. మరొకటి లేజర్ వైబ్రేషనల్ ఫ్రీక్వెన్సీని (నియంత్రణ కోసం లేజర్) మాడ్యులేట్ చేస్తుంది మరియు దానితో సోడియం అణువుల మేఘాన్ని రేడియేట్ చేస్తుంది మరియు ఫలితంగా, నమ్మశక్యం కాని విషయాలు జరుగుతాయి.
అణువుల మేఘంలో పల్సెడ్ లైట్‌ను కుదించడానికి శాస్త్రవేత్తలు మొదట నియంత్రణ లేజర్‌ను ఉపయోగిస్తారు మరియు వేగం చాలా మందగిస్తుంది. ఈ సమయంలో, నియంత్రణ లేజర్ ఆపివేయబడుతుంది, పల్సెడ్ లైట్ అదృశ్యమవుతుంది మరియు పల్సెడ్ లైట్‌పై తీసుకెళ్లిన సమాచారం అణువుల క్లౌడ్‌లో నిల్వ చేయబడుతుంది. . అప్పుడు అది నియంత్రణ లేజర్‌తో వికిరణం చేయబడుతుంది, పల్సెడ్ లైట్ తిరిగి పొందబడుతుంది మరియు అది అణువుల మేఘం నుండి బయటకు వెళుతుంది. కాబట్టి మొదట కంప్రెస్ చేయబడిన పల్స్ మళ్లీ విస్తరించబడుతుంది మరియు వేగం పునరుద్ధరించబడుతుంది. పల్సెడ్ లైట్ సమాచారాన్ని అటామిక్ క్లౌడ్‌లోకి ప్రవేశించే మొత్తం ప్రక్రియ కంప్యూటర్‌లో చదవడం, నిల్వ చేయడం మరియు రీసెట్ చేయడం లాంటిది, కాబట్టి ఈ సాంకేతికత క్వాంటం కంప్యూటర్‌ల సాక్షాత్కారానికి సహాయపడుతుంది.

"ఫెమ్టోసెకండ్" నుండి "అటోసెకండ్" వరకు ప్రపంచం
ఫెమ్టోసెకన్లుమన ఊహకు అందనివి. ఇప్పుడు మేము అటోసెకన్ల ప్రపంచంలోకి తిరిగి వచ్చాము, ఇవి ఫెమ్టోసెకన్ల కంటే తక్కువగా ఉంటాయి. A అనేది SI ఉపసర్గ అటోకు సంక్షిప్త రూపం. 1 అటోసెకండ్ = 1 × 10^-18 సెకన్లు = ఫెమ్టోసెకండ్‌లో వెయ్యి వంతు. అటోసెకండ్ పప్పులు కనిపించే కాంతితో తయారు చేయబడవు ఎందుకంటే పల్స్‌ను తగ్గించడానికి కాంతి తక్కువ తరంగదైర్ఘ్యాలను ఉపయోగించాలి. ఉదాహరణకు, ఎరుపు కనిపించే కాంతితో పప్పులను తయారుచేసే సందర్భంలో, పప్పులను ఆ తరంగదైర్ఘ్యం కంటే తక్కువగా చేయడం అసాధ్యం. కనిపించే కాంతికి దాదాపు 2 ఫెమ్టోసెకన్ల పరిమితి ఉంటుంది, దీని కోసం అటోసెకండ్ పప్పులు తక్కువ తరంగదైర్ఘ్యం x-కిరణాలు లేదా గామా కిరణాలను ఉపయోగిస్తాయి. అటోసెకండ్ ఎక్స్-రే పప్పులను ఉపయోగించి భవిష్యత్తులో ఏమి కనుగొనబడుతుందో అస్పష్టంగా ఉంది. ఉదాహరణకు, జీవఅణువులను దృశ్యమానం చేయడానికి అటోసెకండ్ ఫ్లాష్‌లను ఉపయోగించడం వలన వాటి కార్యకలాపాలను చాలా తక్కువ సమయ ప్రమాణాలలో గమనించవచ్చు మరియు బహుశా జీవఅణువుల నిర్మాణాన్ని గుర్తించవచ్చు.