शोधकर्ताओं ने एक नई तकनीक विकसित की है, जो मानव मस्तिष्क के अंदर से लेकर बाह्य अंतरिक्ष की गहराई तक अदृश्य चुंबकत्व की शक्तियों को मापने में मदद कर सकती है - इसके लिए किसी भारी भरकम सुरक्षा कवच या अत्यंत शांत प्रयोगशाला की आवश्यकता नहीं होगी।

मैग्नेटोमीटर उपयोगी उपकरण हैं जिनका उपयोग मौलिक भौतिकी से लेकर चिकित्सा इमेजिंग और नेविगेशन तक के क्षेत्रों में किया जाता है। चुंबकीय क्षेत्र माप के लिए सबसे आशाजनक विधियाँ बहुत कमज़ोर चुंबकीय क्षेत्र में क्षार परमाणुओं से गुज़रने वाले जांच प्रकाश के ध्रुवीकरण रोटेशन का पता लगाने पर आधारित हैं। इस पद्धति पर आधारित मैग्नेटोमीटर, जिन्हें ऑप्टिकली पंप्ड एटॉमिक मैग्नेटोमीटर (ओ.पी.ए.एम.) और स्पिन एक्सचेंज रिलैक्सेशन फ़्री (एस.ई.आर.एफ.) मैग्नेटोमीटर कहा जाता है, में आमतौर पर उच्च संवेदनशीलता होती है, लेकिन परिष्कृत चुंबकीय परिरक्षण की आवश्यकता होती है और इनकी गतिशील सीमा कम होती है। ये आवश्यकताएँ उन्हें फ़ील्ड डिप्लॉयबल डिवाइस के रूप में उपयोग करना मुश्किल बनाती हैं।

विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी विभाग (डीएसटी) के स्वायत्त संस्थान रमन रिसर्च इंस्टीट्यूट (आरआरआई) के शोधकर्ताओं ने एक ऑल-ऑप्टिकल क्वांटम मैग्नेटोमीटर में मैग्नेटोमेट्री के लिए एक नई विधि विकसित की है जो इन चुनौतियों का समाधान कर सकती है। रमन-ड्रिवेन स्पिन नॉइज़ स्पेक्ट्रोस्कोपी (आरडीएसएनएस) पर आधारित यह विधि चुंबकीय क्षेत्रों को मापने के हमारे तरीके को बदल सकती है - जिससे शोरगुल वाले, वास्तविक दुनिया के वातावरण में भी प्रक्रिया तेज़, पोर्टेबल और सटीक हो जाती है।

यह विधि, विभिन्न वैज्ञानिक, औद्योगिक और अन्वेषणात्मक क्षेत्रों में विस्तारित, ब्रॉडबैंड क्षमता और तीव्र समय प्रतिक्रिया के साथ चुंबकीय क्षेत्र माप के क्षेत्र-प्रयोग योग्य अनुप्रयोगों की क्षमता प्रदर्शित करती है।

आरडीएसएनएस रुबिडियम परमाणुओं की छोटी क्वांटम कंपन को सुनने के लिए लेजर लाइट का उपयोग करता है। स्पिन शोर कहलाने वाली ये कंपन परमाणुओं के स्पिन में होने वाले बेतरतीब उतार-चढ़ाव हैं - छोटे बार मैग्नेट जैसे मौलिक क्वांटम गुण। चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में आने पर, इस स्पिन शोर का पैटर्न पूर्वानुमानित तरीकों से बदलता है। लेजर को चमकाकर और शोर का विश्लेषण करके, शोधकर्ता परमाणुओं को छुए या उन्हें परेशान किए बिना चुंबकीय क्षेत्र को सटीक रूप से माप सकते हैं। आरडीएसएनएस संवेदनशीलता के महत्वपूर्ण नुकसान के बिना गतिशील रेंज को काफी हद तक बढ़ाता है।

चित्र 1. आरडीएसएनएस चुंबकीय अनुनाद संकेत को कैसे बढ़ाता है और इसके लाभ

पीएचडी शोधकर्ता और अध्ययन के मुख्य लेखक सयारी ने कहा, "हमने उच्च संवेदनशीलता को असामान्य रूप से बड़ी गतिशील रेंज के साथ जोड़ा है - ऐसा कुछ जिसे हासिल करना बेहद मुश्किल है।" अधिकांश मैग्नेटोमीटर को इन दो विशेषताओं के बीच समझौता करना पड़ता है। लेकिन आरडीएसएनएस सटीकता का त्याग किए बिना बहुत कमजोर से लेकर बहुत मजबूत तक की क्षेत्र शक्तियों की एक विस्तृत श्रृंखला में खूबसूरती से काम करता है।

उनका सेटअप चुंबकीय परिरक्षण के बिना काम करता है। इसका मतलब है कि इसका उपयोग बाहरी, औद्योगिक और नैदानिक ​​वातावरण में किया जा सकता है जहाँ अन्य मैग्नेटोमीटर विफल हो जाते हैं। यह कॉम्पैक्ट है, पूरी तरह से ऑप्टिकल है (कोई हिलता हुआ भाग नहीं) और विद्युत हस्तक्षेप से मुक्त है।

उनके उपकरण ने 100 हर्ट्ज पर 30 पिकोटेस्ला प्रति रूट हर्ट्ज की संवेदनशीलता हासिल की - जो भारी प्रयोगशाला प्रणालियों की संवेदनशीलता के करीब थी - जबकि यह एक ऐसी प्रणाली में फिट हो गई जो एक दिन पोर्टेबल हो सकती है।

यह तकनीक बाहरी आवारा क्षेत्रों की उपस्थिति के तहत भी समान संवेदनशीलता प्रदान करती है, जिससे आरडीएसएनएस की प्रयोज्यता कई और अनुप्रयोगों में व्यापक हो जाती है, जैसे कि तैनात करने योग्य परमाणु मैग्नेटोमीटर जो उतार-चढ़ाव वाले चुंबकीय क्षेत्रों वाले वातावरण में चल सकते हैं। यह तकनीक आवारा आरएफ शोर और यांत्रिक कंपन के कारण होने वाले हस्तक्षेप से भी सुरक्षित है, जो अन्य मैग्नेटोमीटर तकनीकों के लिए विशिष्ट मुद्दे हैं।

यह विधि मस्तिष्क और तंत्रिका तंत्र को स्कैन करने के हमारे तरीके में क्रांतिकारी बदलाव ला सकती है - यह एमआरआई का एक ऐसा विकल्प प्रदान करती है जो शांत, कॉम्पैक्ट और गैर-आक्रामक है। खोजकर्ता इन सेंसर का उपयोग खनिज जमावों का संकेत देने वाले भूमिगत चुंबकीय विविधताओं का पता लगाने के लिए कर सकते हैं। अंतरिक्ष में, जहाँ वजन और मजबूती मायने रखती है, ग्रहों और तारों के आसपास चुंबकीय क्षेत्रों का अध्ययन करने के लिए एक पोर्टेबल, शील्ड-फ्री मैग्नेटोमीटर अमूल्य है।

प्रासंगिक शोध आलेख हाल ही में विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग के राष्ट्रीय क्वांटम मिशन के तहत एक पहल के माध्यम से आईईईई ट्रांजेक्शन ऑन इंस्ट्रूमेंटेशन एंड मेजरमेंट पत्रिका में प्रकाशित हुआ था।

आरआरआई में क्वांटम मिक्सचर (क्यूमिक्स) लैब का नेतृत्व करने वाले डॉ. सप्तऋषि चौधरी ने कहा, "हमारा दृष्टिकोण वैश्विक क्वांटम प्रौद्योगिकी दौड़ में भारत की बढ़ती महत्वाकांक्षा को दर्शाता है।" "हम अगली पीढ़ी के सेंसर डिजाइन करने के लिए प्रकृति के क्वांटम बिल्डिंग ब्लॉक - परमाणुओं का उपयोग कर रहे हैं।"

आरआरआई टीम स्थिरता को और बढ़ाने के लिए चरण-लॉक्ड लेजर का उपयोग करने, क्वांटम शोर को कम करने के लिए निचोड़े गए प्रकाश को एकीकृत करने और एमईएमएस तकनीक का उपयोग करके लघु संस्करण बनाने की कल्पना करती है - चिप्स पर उकेरी गई छोटी यांत्रिक प्रणाली। लंबे समय में, आरडीएसएनएस गहरे क्वांटम रहस्यों की जांच करने में भी मदद कर सकता है, जैसे कि परमाणु कैसे परस्पर क्रिया करते हैं या जटिल क्वांटम चरण कैसे उभरते हैं।

 

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एमजी/केसी/एसजी

(Release ID: 2143240)