واشنگٽن: ايس ايل اي سي نيشنل ايڪسيليٽر ليبارٽري ۾ هڪ اهم ۽ انقلابي تجربي سائنسدانن کي اجازت ڏني آهي ته هو حيرت انگيز حد تائين مختصر وقت جي پيماني تي هڪ ماليڪيول اندر اليڪٽرانن جي حرڪت جو مشاهدو ڪري سگهن. هن تجربي مان معلوم ٿيو آهي ته ڪيميائي ردعمل جي بلڪل شروعاتي مرحلن ۾ اصل ۾ ڇا ٿيندو آهي؟
ڏهاڪن کان سائنسدان ڄاڻن ٿا ته ڪيميائي ردعمل ۾ اليڪٽران مرڪزي ڪردار ادا ڪندا آهن. جڏهن ڪيميائي بند ٽٽندا آهن ۽ نوان بند ٺهندا آهن ته انهن تبديلين کي اڳتي وڌائڻ ۾ بنيادي ڪردار اليڪٽرانن جو هوندو آهي. پر ردعمل جي شروعاتي لمحن ۾ اليڪٽران اصل ۾ ڇا ڪندا آهن، ان جو سڌو مشاهدو ڪرڻ انتهائي ڏکيو رهيو آهي.
هاڻي آمريڪي توانائي واري کاتي جي ايس ايل اي سي نيشنل ايڪسيليٽر ليبارٽري جي محققن ان مسئلي کي حل ڪرڻ طرف هڪ وڏو قدم کنيو آهي. جديد ايڪس ري ليزر استعمال ڪندي ٽيم هڪ قسم جي ماليڪيولر ”فلم“ تيار ڪئي، جنهن ۾ ڪيميائي ردعمل جي شروعاتي مرحلن دوران اليڪٽرانن جي حرڪت ڏيکاري وئي آهي.
ايٽوسيڪنڊ جي وقت ۾ ٿيندڙ واقعن کي رڪارڊ ڪيو ويو
هن تجربي ۾ ايٽوسيڪنڊ جي وقت جي پيماني تي ٿيندڙ واقعن کي رڪارڊ ڪيو ويو. ايٽوسيڪنڊ هڪ سيڪنڊ جي هڪ ارب جي هڪ ارب حصي جي برابر هوندو آهي، يعني ايترو مختصر وقت جو تصور ڪرڻ به لڳ ڀڳ ناممڪن آهي. پر انهن انتهائي مختصر لمحن دوران به ماليڪيول اندر اهم تبديليون شروع ٿي سگهن ٿيون.
ايس ايل اي سي جي سربراهه سائنسدان ۽ تحقيقاتي مقالي جي ليکڪ ترن ڊرائيور چيو ته، ”انهن ماڊلن کي بهتر بڻائي ۽ حقيقي تجربن جي نتيجن سان جانچڻ سان اسان وڌيڪ بهتر نموني سمجهي سگهون ٿا ته اليڪٽران ڪيميائي ردعمل کي ڪيئن اڳتي وڌائين ٿا ۽ اميد آهي ته هڪ ڏينهن اسان انهن ردعملن جي وڌيڪ بهتر اڳڪٿي ۽ ڪنٽرول ڪرڻ جي قابل ٿي وينداسين.“
ڪيميائي ردعمل اسان کي بظاهر فوري طور ٿيندي نظر اچن ٿا، پر ايٽمي سطح تي انهن ۾ انتهائي تيز رفتاري سان ٿيندڙ واقعن جو هڪ سلسلو شامل هوندو آهي. محققن ان عمل جو مطالعو ڪيو ته ان وقت ڇا ٿئي ٿو، جڏهن ڪنهن ماليڪيول مان اوچتو ان جو هڪ اليڪٽران ڪڍيو وڃي. هن عمل کي امپلسو آئنائيزيشن (Impulsive Ionization) چيو ويندو آهي، جنهن جي نتيجي ۾ باقي بچيل اليڪٽران انتهائي پرجوش ڪوانٽم حالتن ۾ هليا وڃن ٿا.
ٻه انتهائي درست وقت تي ڇڏيل ايڪس ري پلس استعمال ڪيا ويا
ان کان پوءِ ٽيم ايس ايل اي سي جي Linac Coherent Light Source (LCLS) ايڪس ري فري اليڪٽران ليزر استعمال ڪيو ته جيئن ان کان پوءِ ٿيندڙ عمل جون تصويرون حاصل ڪري سگهجن.
هن ٽيڪنڪ ۾ انتهائي درست وقت تي ڇڏيل ٻه ايڪس ري پلس استعمال ڪيا ويا. پهرين پلس ماليڪيول مان هڪ اليڪٽران ڪڍي عمل جي شروعات ڪئي. ٻي پلس مقرر ڪيل وقفي کان پوءِ پهتي، جنهن جي مدد سان محققن معلوم ڪيو ته اليڪٽران ڪهڙي طريقي سان حرڪت ڪري چڪا هئا.
ٻنهي ايڪس ري چمڪين وچ ۾ وقفو تبديل ڪري سائنسدانن ماليڪيول اندر ٿيندڙ واقعن کي هڪ هڪ فريم جي صورت ۾ ٻيهر ترتيب ڏيڻ جي قابل ٿي ويا. تجربي دوران ردعمل جي پهرين 10 فيمٽو سيڪنڊن اندر 10 مختلف وقتن جا مشاهدا رڪارڊ ڪيا ويا.
هڪ فيمٽو سيڪنڊ، ايٽوسيڪنڊ کان وڏو وقت آهي، پر اهو به هڪ سيڪنڊ جي هڪ ارب جي هڪ لک حصي جي برابر هوندو آهي.
اهي سڀ تصويرون گڏجي ڪيميائي ردعمل جي هڪ اهڙي سست رفتار فلم وانگر بڻجي ويون، جيڪا انتهائي ننڍڙي وقت جي اندر ٿيندڙ عمل کي ظاهر ڪري ٿي. سڀ کان اهم مشاهدن مان هڪ ردعمل جي پهرين فيمٽو سيڪنڊ اندر ٿيو.
شروعاتي ايڪس ري پلس هڪ اليڪٽران ڪڍي ڇڏيو، جنهن کان پوءِ ماليڪيول تمام تيزي سان پاڻ کي مستحڪم ڪرڻ لاءِ پنهنجي اندروني اليڪٽران شيل مان هڪ ٻيو، گهٽ توانائي وارو اليڪٽران ٻاهر ڪڍيو. سائنسدان هن عمل کي ڪوسٽر-ڪرونگ ڊيڪي (Coster-Kronig decay) چون ٿا.
جيتوڻيڪ هي عمل نظرياتي طور اڳ ئي ڄاتو ويندو هو، پر محقق ان جي ارتقا کي ان جي قدرتي وقت جي پيماني تي حقيقي وقت ۾ اڳ ڪڏهن به رڪارڊ نه ڪري سگهيا هئا.
هي مشاهدو ان ڪري اهم آهي، ڇاڪاڻ ته اهڙن عملن دوران پيدا ٿيندڙ گهٽ توانائي وارا اليڪٽران ڀرپاسي موجود ماليڪيولن سان رابطي ۾ اچي سگهن ٿا. مثال طور حياتياتي نظامن ۾ اهي اليڪٽران شعاعن سبب ٿيندڙ نقصان ۾ حصو وٺي سگهن ٿا ۽ ڊي اين اي جي تارن کي ٽوڙڻ ۾ پڻ ڪردار ادا ڪري سگهن ٿا.
هن عمل کي سڌي ريت ڏسڻ جي صلاحيت سائنسدانن کي وڌيڪ واضح نموني سمجهڻ ۾ مدد ڏئي ٿي ته تيز توانائي واري شعاعن کان پوءِ مادي اندر توانائي ڪهڙي طريقي سان منتقل ٿئي ٿي.
اليڪٽران هول ماليڪيول اندر منتقل ٿيندي ڏٺو ويو
تجربي دوران ايندڙ ڪجهه فيمٽو سيڪنڊن ۾ هڪ ٻيو حيرت انگيز عمل پڻ سامهون آيو.
جڏهن اصل اليڪٽران کي ماليڪيول مان ڪڍيو ويو ته ان جي جاءِ تي سائنسدانن جي اصطلاح ۾ هڪ اليڪٽران هول (Electron hole) پيدا ٿيو، يعني ماليڪيول اندر هڪ اليڪٽران جي کوٽ پيدا ٿي وئي.
هي هول هڪ ئي جاءِ تي بيٺل نه رهيو، پر ماليڪيول اندر هڪ هنڌ کان ٻئي هنڌ منتقل ٿيندو رهيو، تان جو آخرڪار ڪنهن ٻئي اليڪٽران ان خالي جاءِ کي ڀري ڇڏيو.
محققن جو خيال آهي ته هن حرڪت جو سبب ڪوانٽم ڪوهيئرنس (Quantum coherence) هو. هي هڪ اهڙو ڪوانٽم عمل آهي، جنهن ۾ ڪوانٽم حالتون هڪ ٻئي سان واضح ۽ منظم تعلق برقرار رکن ٿيون.
هي مشاهدو خاص طور تي اهم آهي، ڇاڪاڻ ته اليڪٽرانن جي هي انتهائي مختصر حرڪت ڪيميائي ردعمل جي ايندڙ مرحلن تي اثرانداز ٿي سگهي ٿي، جنهن ۾ ڪيميائي بندن جو ٽٽڻ ۽ نون بندن جو ٺهڻ به شامل آهي.
ٻين لفظن ۾، محقق انهن اليڪٽرانڪ واقعن جو مشاهدو ڪرڻ ۾ ڪامياب ٿي ويا، جيڪي ان وقت ٿيندا آهن، جڏهن روايتي ڪيمسٽري اڃا ماليڪيولر بندن جي تبديلي جي صورت ۾ واضح طور نظر اچڻ شروع نه ٿي آهي.
تجربي مان معلوم ٿيو ته لڳ ڀڳ 10 فيمٽو سيڪنڊن کان پوءِ اڳ ۾ ٿيندڙ اليڪٽرانن جي حرڪتن جا اثر ماليڪيول جي بناوت ۾ ظاهر ٿيڻ شروع ٿي ويا.
تبصرے بند ہیں۔