हीरे का गलनांक 1,000 डिग्री से अधिक गलत था, नए लेजर प्रयोग से पता चला

एक नया माप हीरे की भौतिकी को हिला देता है

हीरा पृथ्वी पर सबसे कठोर प्राकृतिक पदार्थ के रूप में प्रसिद्ध है, लेकिन उपयुक्त अत्यधिक परिस्थितियों में यह पिघल सकता है। 13 अगस्त को जर्नल Nature Physics में प्रकाशित एक नए अध्ययन ने हीरे के गलनांक का अब तक का सबसे सटीक माप प्रस्तुत किया है, और परिणाम बताते हैं कि पिछले प्रयोग 1,300 डिग्री फ़ारेनहाइट (700 डिग्री सेल्सियस) से अधिक गलत थे। शोध दल ने सिंथेटिक हीरे की छोटी प्लेटों पर एक शक्तिशाली पराबैंगनी लेजर का प्रयोग किया, जिससे शॉक तरंगें उत्पन्न हुईं जो नमूनों से होकर गुज़रीं।

शोधकर्ताओं के अनुसार, नए, अधिक सटीक आंकड़े परमाणु संलयन प्रयोगों और विशाल ग्रहों के अध्ययन को बेहतर बनाने में मदद कर सकते हैं। यह कार्य हीरे की भौतिकी में दो दशकों से बनी एक पुरानी पहेली को भी सुलझा सकता है।

हीरे का गलनांक क्यों मायने रखता है

परमाणु संलयन वह प्रक्रिया है जो तारों को ऊर्जा देती है, और यह भविष्य के लिए एक संभावित ऊर्जा स्रोत भी है। संलयन विकसित करने के लिए, शोधकर्ताओं को यह समझने की आवश्यकता है कि शक्तिशाली लेजरों द्वारा उत्पन्न अत्यधिक परिस्थितियों में पदार्थ कैसे व्यवहार करते हैं। हीरा ऐसा ही एक पदार्थ है। लेजरों से उत्पन्न शॉक तरंगों पर हीरे की प्रतिक्रिया को समझना परमाणु संलयन विकसित करने का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है।

शोधकर्ताओं ने हीरे के व्यवहार का वर्णन और पूर्वानुमान करने वाले मॉडल विकसित करने में बहुत प्रयास किया है। अधिकांश समय, प्रायोगिक डेटा और सैद्धांतिक मॉडल काफी हद तक मेल खाते हैं। लेकिन हीरा विचित्र है। कुछ अजीब विसंगतियाँ रही हैं जिन्हें वैज्ञानिक समझा नहीं पाए हैं। सबसे बड़ी विसंगति पिछले प्रायोगिक डेटा और हीरे के मॉडल-अनुमानित गलनांक के बीच 2,240 F (1,244 C) का अंतर है — लगभग 20%।

इस पर भी बहस रही है कि क्या हीरा पिघलने की प्रक्रिया के अंत में तरल बनने से पहले अपने परमाणुओं को एक अलग प्रकार के ठोस कार्बन में पुनर्गठित करता है। इन विसंगतियों को सुलझाना कठिन रहा है क्योंकि हीरा जिन परिस्थितियों में पिघलता है वे इतनी अत्यधिक हैं कि पृथ्वी पर प्रयोगशालाओं में उन्हें मापना असाधारण रूप से कठिन है।

हीरे के गलनांक को मापने की चुनौती

हीरे के गलनांक को निर्धारित करना आसान नहीं है। आवश्यक तापमान और दबाव रोज़मर्रा के अनुभव से बहुत परे हैं, और केवल शक्तिशाली लेजर ही आवश्यक शॉक तरंगें उत्पन्न कर सकते हैं। दो दशकों से, वैज्ञानिकों ने अधिक सटीक माप की खोज की है। नए प्रयोग अंततः समाधान प्रदान कर सकते हैं।

अध्ययन में, वैज्ञानिकों ने सिंथेटिक हीरे की छोटी प्लेटों पर पराबैंगनी लेजर का प्रयोग किया। लेजर ने इतनी शक्तिशाली शॉक तरंगें उत्पन्न कीं कि जब वे नमूनों से गुज़रीं, तो हीरा अत्यधिक परिस्थितियों में पहुँच गया। टीम हीरों को पिघलाने और इस खनिज के मुश्किल गलनांक के कुछ सबसे सटीक माप लेने में सफल रही।

परिणाम चौंकाने वाला था: पिछले प्रयोग 1,300 F (700 C) से अधिक गलत थे। यह एक महत्वपूर्ण सुधार है, और यह बदल सकता है कि शोधकर्ता संलयन प्रयोगों और विशाल ग्रहों के आंतरिक भागों में हीरे के व्यवहार का मॉडल कैसे बनाते हैं।

लेजर प्रयोग कैसे काम करता था

प्रयोग सिंथेटिक हीरे की प्लेटों पर निर्भर था, जिन पर पराबैंगनी लेजर का प्रयोग किया गया। लेजर स्पंदों ने शॉक तरंगें उत्पन्न कीं जो हीरे से होकर गुज़रीं। जैसे ही शॉक तरंगें नमूनों से गुज़रीं, उन्होंने हीरे को पिघलाने के लिए आवश्यक अत्यधिक तापमान और दबाव बनाया। पिघलने की प्रक्रिया का अवलोकन करके, वैज्ञानिकों ने आज तक हीरे के गलनांक का सबसे सटीक माप प्राप्त किया।

नए डेटा से पता चलता है कि पिछले प्रायोगिक मान वास्तविक गलनांक से बहुत दूर थे। यह निष्कर्ष यह समझाने में मदद कर सकता है कि पहले के प्रयोग सैद्धांतिक मॉडलों से क्यों मेल नहीं खाते थे। यदि नया माप सही है, तो यह प्रयोगों और मॉडलों को बहुत बेहतर सहमति में ला सकता है।

संलयन और ग्रह विज्ञान के लिए निहितार्थ

परमाणु संलयन वह प्रक्रिया है जो तारों को ऊर्जा देती है और भविष्य के लिए एक संभावित ऊर्जा स्रोत है। शोधकर्ताओं ने लेजरों द्वारा उत्पन्न अत्यधिक परिस्थितियों में हीरे के व्यवहार का वर्णन और पूर्वानुमान करने वाले मॉडल विकसित करने में बहुत प्रयास किया है। हीरे के गलनांक के अधिक सटीक आंकड़े संलयन प्रयोगों को बेहतर बनाने में मदद कर सकते हैं।

हीरे का उपयोग उन प्रयोगों में किया जाता है जहाँ लेजर शॉक तरंगें उत्पन्न करते हैं, और संलयन विकसित करने के लिए इसकी प्रतिक्रिया को समझना महत्वपूर्ण है। नया माप विशाल ग्रहों के अध्ययन में भी सहायता कर सकता है। ग्रह वैज्ञानिक विशाल ग्रहों के आंतरिक भागों का अध्ययन करते हैं, जहाँ अत्यधिक दबाव और तापमान हीरे जैसे पदार्थों को पिघला या चरण बदलने का कारण बन सकते हैं। हीरे के पिघलने के व्यवहार पर बेहतर डेटा उन मॉडलों को बेहतर बना सकता है।

13 अगस्त को Nature Physics में प्रकाशित अध्ययन, अंततः वह समाधान प्रदान कर सकता है जिसकी वैज्ञानिकों ने दो दशकों से खोज की है। नए प्रयोग प्रायोगिक डेटा और सैद्धांतिक पूर्वानुमानों के बीच लंबे समय से चली आ रही विसंगति को सुलझा सकते हैं।

नए माप का क्या अर्थ है

संशोधित गलनांक पिछले प्रायोगिक मानों से 1,300 F (700 C) से अधिक भिन्न है। यह एक बहुत बड़ा अंतर है, खासकर हीरे जैसे अच्छी तरह से अध्ययन किए गए पदार्थ के लिए। यह निष्कर्ष दर्शाता है कि अत्यधिक परिस्थितियाँ वैज्ञानिक समझ में अंतरालों को कैसे उजागर कर सकती हैं। पृथ्वी पर सबसे कठोर प्राकृतिक पदार्थ भी अपनी सीमाओं तक पहुँचाए जाने पर शोधकर्ताओं को चौंका सकता है।

नए माप के व्यावहारिक निहितार्थ भी हो सकते हैं। संलयन अनुसंधान में, हीरे का उपयोग लेजर-चालित प्रयोगों में किया जाता है। यदि हीरे के व्यवहार के मॉडल गलत गलनांक डेटा पर आधारित हैं, तो संलयन प्रयोगों के लिए पूर्वानुमान गलत हो सकते हैं। नया डेटा बेहतर मॉडल और अधिक विश्वसनीय प्रयोगों की ओर ले जा सकता है।

ग्रह विज्ञान के लिए, संशोधित गलनांक शोधकर्ताओं को विशाल ग्रहों के अवलोकनों की व्याख्या करने में मदद कर सकता है। इन ग्रहों के आंतरिक भागों में विभिन्न रूपों में कार्बन हो सकता है, और हीरा कब पिघलता है यह जानना उनकी संरचना और विकास को समझने के लिए महत्वपूर्ण है।

मुख्य निष्कर्ष

• वैज्ञानिकों ने सिंथेटिक हीरे की प्लेटों में शॉक तरंगें उत्पन्न करने के लिए पराबैंगनी लेजर का उपयोग किया, जिससे हीरे के गलनांक का अब तक का सबसे सटीक माप प्राप्त हुआ।
• नया माप दर्शाता है कि पिछले प्रयोग 1,300 F (700 C) से अधिक गलत थे।
• परिणाम प्रायोगिक डेटा और सैद्धांतिक मॉडलों के बीच लंबे समय से चली आ रही 2,240 F (1,244 C) की विसंगति को सुलझा सकते हैं।
• अधिक सटीक डेटा परमाणु संलयन प्रयोगों और विशाल ग्रहों के अध्ययन को बेहतर बना सकता है।
• अध्ययन 13 अगस्त को जर्नल Nature Physics में प्रकाशित हुआ था।

निष्कर्ष

नए लेजर प्रयोग ने हीरे के गलनांक में एक बहुत आवश्यक सुधार प्रदान किया है। दो दशकों की अनिश्चितता के बाद, शोधकर्ताओं के पास अब अत्यधिक परिस्थितियों में हीरे के व्यवहार की एक स्पष्ट तस्वीर हो सकती है। यह निष्कर्ष संलयन ऊर्जा अनुसंधान को आगे बढ़ाने और विशाल ग्रहों की हमारी समझ को गहरा करने में मदद कर सकता है। जैसा कि अध्ययन दर्शाता है, सबसे परिचित पदार्थ भी सबसे अत्यधिक परिस्थितियों में जाँचे जाने पर आश्चर्य छिपा सकते हैं।

यह लेख Live Science की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें।