हिऱ्याचा द्रवणांक १,००० अंशांपेक्षा जास्त चुकीचा होता, नवीन लेसर प्रयोगात आढळले

नवीन मोजमाप हिऱ्याच्या भौतिकशास्त्रात खळबळ उडवते

हिरा पृथ्वीवरील सर्वात कठीण नैसर्गिक पदार्थ म्हणून प्रसिद्ध आहे, परंतु योग्य अत्यंत परिस्थितीत तो वितळू शकतो. निसर्ग भौतिकशास्त्र (Nature Physics) या जर्नलमध्ये १३ ऑगस्ट रोजी प्रकाशित झालेल्या नवीन अभ्यासात हिऱ्याच्या द्रवणांकाचे आतापर्यंतचे सर्वात अचूक मोजमाप मांडण्यात आले आहे, आणि त्याचे निष्कर्ष सूचित करतात की पूर्वीचे प्रयोग १,३०० अंश फॅरनहाइट (७०० अंश सेल्सिअस) पेक्षा जास्त चुकीचे होते. संशोधन पथकाने संश्लेषित हिऱ्याच्या लहान पट्टिकांवर शक्तिशाली अतिनील लेसरचा मारा केला, ज्यामुळे नमुन्यांमधून वेगाने धावणाऱ्या शॉक लहरी निर्माण झाल्या.

संशोधकांच्या मते, हे नवीन, अधिक अचूक आकडे आण्विक फ्यूजन प्रयोग आणि विशाल ग्रहांच्या अभ्यासांना सुधारण्यास मदत करू शकतात. हे कार्य हिऱ्याच्या भौतिकशास्त्रातील दोन दशकांपासून राहिलेले एक दीर्घकालीन कोडे देखील सोडवू शकते.

हिऱ्याचा द्रवणांक का महत्त्वाचा आहे

आण्विक फ्यूजन ही तारे चालवणारी प्रक्रिया आहे, आणि ती भविष्यातील ऊर्जा स्रोत देखील आहे. फ्यूजन विकसित करण्यासाठी, संशोधकांना शक्तिशाली लेसरद्वारे निर्माण होणाऱ्या अत्यंत परिस्थितीत पदार्थ कसे वागतात हे समजून घेणे आवश्यक आहे. हिरा हा असाच एक पदार्थ आहे. लेसरमधून येणाऱ्या शॉक लहरींना हिरा कसा प्रतिसाद देतो हे समजून घेणे हा आण्विक फ्यूजन विकसित करण्याचा एक महत्त्वाचा भाग आहे.

हिरा कसा वागतो याचे वर्णन आणि अंदाज करणारी मॉडेल्स विकसित करण्यात संशोधकांनी खूप प्रयत्न केले आहेत. बहुतेक वेळा, प्रायोगिक डेटा आणि सैद्धांतिक मॉडेल्स बऱ्यापैकी जुळतात. परंतु हिरा विचित्र आहे. शास्त्रज्ञांना स्पष्ट करता आलेली नाहीत अशी काही विचित्र विसंगती आहेत. सर्वात मोठी म्हणजे पूर्वीच्या प्रायोगिक डेटा आणि हिऱ्याच्या मॉडेल-अंदाजित द्रवणांकांमधील २,२४० अंश फॅरनहाइट (१,२४४ अंश सेल्सिअस) इतका फरक — अंदाजे २०%.

द्रवण प्रक्रियेच्या शेवटी द्रवात रूपांतरित होण्यापूर्वी हिरा आपले अणू वेगळ्या प्रकारच्या घन कार्बनमध्ये पुनर्रचित करतो का याबद्दलही चर्चा झाली आहे. या विसंगती सोडवणे कठीण होते कारण हिरा ज्या परिस्थितीत वितळतो ती इतकी अत्यंत आहे की पृथ्वीवरील प्रयोगशाळांमध्ये त्यांचे मोजमाप करणे अत्यंत कठीण आहे.

हिऱ्याचा द्रवणांक मोजण्याचे आव्हान

हिऱ्याचा द्रवणांक निश्चित करणे सोपे नाही. आवश्यक तापमान आणि दाब रोजच्या अनुभवाच्या पलीकडे आहेत, आणि केवळ शक्तिशाली लेसरच आवश्यक शॉक लहरी निर्माण करू शकतात. दोन दशकांपासून शास्त्रज्ञ अधिक अचूक मोजमापाचा प्रयत्न करत आहेत. नवीन प्रयोग शेवटी उपाय देऊ शकतात.

अभ्यासात, शास्त्रज्ञांनी संश्लेषित हिऱ्याच्या लहान पट्टिकांवर अतिनील लेसरचा मारा केला. लेसरने इतक्या शक्तिशाली शॉक लहरी निर्माण केल्या की, त्या नमुन्यांमधून जात असताना, हिरा अत्यंत परिस्थितीकडे नेला गेला. पथक हिऱ्यांना वितळवू शकले आणि खनिजाच्या दुर्बोध द्रवणांकाचे काही सर्वात अचूक मोजमाप घेऊ शकले.

निकाल धक्कादायक होता: पूर्वीचे प्रयोग १,३०० अंश फॅरनहाइट (७०० अंश सेल्सिअस) पेक्षा जास्त चुकीचे होते. ही एक लक्षणीय दुरुस्ती आहे, आणि ती फ्यूजन प्रयोगांमध्ये आणि विशाल ग्रहांच्या अंतर्भागात संशोधक हिऱ्याच्या वर्तनाचे मॉडेल कसे करतात हे बदलू शकते.

लेसर प्रयोग कसा झाला

प्रयोग संश्लेषित हिऱ्याच्या पट्टिकांवर अवलंबून होता, ज्यांवर अतिनील लेसरचा मारा करण्यात आला. लेसर स्पंदांनी शॉक लहरी निर्माण केल्या ज्या हिऱ्यामधून प्रवास करत होत्या. शॉक लहरी नमुन्यांमधून जात असताना, त्यांनी हिरा वितळवण्यासाठी आवश्यक अत्यंत तापमान आणि दाब निर्माण केले. द्रवण प्रक्रियेचे निरीक्षण करून, शास्त्रज्ञांनी आतापर्यंतचे हिऱ्याच्या द्रवणांकाचे सर्वात अचूक मोजमाप मिळवले.

नवीन डेटा सूचित करतो की पूर्वीची प्रायोगिक मूल्ये खऱ्या द्रवणांकापासून खूप दूर होती. हा शोध पूर्वीचे प्रयोग सैद्धांतिक मॉडेल्सशी का जुळत नव्हते हे स्पष्ट करण्यास मदत करू शकतो. जर नवीन मोजमाप बरोबर असेल, तर ते प्रयोग आणि मॉडेल्स यांना अधिक चांगल्या प्रकारे जुळवू शकते.

फ्यूजन आणि ग्रह विज्ञानासाठी परिणाम

आण्विक फ्यूजन ही तारे चालवणारी प्रक्रिया आहे आणि भविष्यातील ऊर्जा स्रोत आहे. लेसरद्वारे निर्माण होणाऱ्या अत्यंत परिस्थितीत हिरा कसा वागतो याचे वर्णन आणि अंदाज करणारी मॉडेल्स विकसित करण्यात संशोधकांनी खूप प्रयत्न केले आहेत. हिऱ्याच्या द्रवणांकासाठी अधिक अचूक आकडे फ्यूजन प्रयोग सुधारण्यास मदत करू शकतात.

लेसर शॉक लहरी निर्माण करतात अशा प्रयोगांमध्ये हिरा वापरला जातो, आणि त्याचा प्रतिसाद समजून घेणे फ्यूजन विकसित करण्यासाठी महत्त्वाचे आहे. नवीन मोजमाप विशाल ग्रहांच्या अभ्यासांनाही मदत करू शकते. ग्रह शास्त्रज्ञ विशाल ग्रहांच्या अंतर्भागांचा अभ्यास करतात, जिथे अत्यंत दाब आणि तापमान हिऱ्यासारख्या पदार्थांना वितळवू किंवा टप्पे बदलू शकतात. हिऱ्याच्या द्रवण वर्तनावरील चांगला डेटा ती मॉडेल्स सुधारू शकतो.

निसर्ग भौतिकशास्त्र (Nature Physics) मध्ये १३ ऑगस्ट रोजी प्रकाशित झालेला हा अभ्यास, शास्त्रज्ञांनी दोन दशकांपासून शोधलेला उपाय शेवटी देऊ शकतो. नवीन प्रयोग प्रायोगिक डेटा आणि सैद्धांतिक अंदाजांमधील दीर्घकालीन विसंगती सोडवू शकतात.

नवीन मोजमापाचा अर्थ

दुरुस्त केलेला द्रवणांक पूर्वीच्या प्रायोगिक मूल्यांपेक्षा १,३०० अंश फॅरनहाइट (७०० अंश सेल्सिअस) पेक्षा जास्त वेगळा आहे. हा खूप मोठा फरक आहे, विशेषतः हिऱ्यासारख्या इतक्या अभ्यासलेल्या पदार्थासाठी. हा शोध अधोरेखित करतो की अत्यंत परिस्थिती वैज्ञानिक समजुतीतील त्रुटी कशा उघड करू शकतात. पृथ्वीवरील सर्वात कठीण नैसर्गिक पदार्थ देखील त्याच्या मर्यादेपर्यंत नेला असता संशोधकांना आश्चर्यचकित करू शकतो.

नवीन मोजमापाचे व्यावहारिक परिणाम देखील असू शकतात. फ्यूजन संशोधनात, हिरा लेसर-चालित प्रयोगांमध्ये वापरला जातो. जर हिऱ्याच्या वर्तनाची मॉडेल्स चुकीच्या द्रवण डेटावर आधारित असतील, तर फ्यूजन प्रयोगांचे अंदाज चुकीचे असू शकतात. नवीन डेटा चांगल्या मॉडेल्स आणि अधिक विश्वासार्ह प्रयोगांकडे नेऊ शकतो.

ग्रह विज्ञानासाठी, सुधारित द्रवणांक संशोधकांना विशाल ग्रहांच्या निरीक्षणांचा अर्थ लावण्यास मदत करू शकतो. या ग्रहांच्या अंतर्भागात विविध स्वरूपांत कार्बन असू शकतो, आणि हिरा कधी वितळतो हे जाणून घेणे त्यांची रचना आणि उत्क्रांती समजून घेण्यासाठी महत्त्वाचे आहे.

मुख्य मुद्दे

• शास्त्रज्ञांनी संश्लेषित हिऱ्याच्या पट्टिकांमध्ये शॉक लहरी निर्माण करण्यासाठी अतिनील लेसर वापरला, ज्यामुळे हिऱ्याच्या द्रवणांकाचे आतापर्यंतचे सर्वात अचूक मोजमाप मिळाले.
• नवीन मोजमाप दर्शवते की पूर्वीचे प्रयोग १,३०० अंश फॅरनहाइट (७०० अंश सेल्सिअस) पेक्षा जास्त चुकीचे होते.
• निष्कर्ष प्रायोगिक डेटा आणि सैद्धांतिक मॉडेल्समधील दीर्घकालीन २,२४० अंश फॅरनहाइट (१,२४४ अंश सेल्सिअस) विसंगती सोडवू शकतात.
• अधिक अचूक डेटा आण्विक फ्यूजन प्रयोग आणि विशाल ग्रहांच्या अभ्यासांना सुधारू शकतो.
• हा अभ्यास निसर्ग भौतिकशास्त्र (Nature Physics) या जर्नलमध्ये १३ ऑगस्ट रोजी प्रकाशित झाला.

निष्कर्ष

नवीन लेसर प्रयोगाने हिऱ्याच्या द्रवणांकात अत्यंत आवश्यक दुरुस्ती केली आहे. दोन दशकांच्या अनिश्चिततेनंतर, संशोधकांना आता अत्यंत परिस्थितीत हिरा कसा वागतो याचे स्पष्ट चित्र मिळू शकते. हा शोध फ्यूजन ऊर्जा संशोधन पुढे नेण्यास आणि विशाल ग्रहांची आपली समज वाढवण्यास मदत करू शकतो. अभ्यास दर्शवतो त्याप्रमाणे, अत्यंत परिस्थितीत तपासल्यास सर्वात परिचित पदार्थ देखील आश्चर्ये ठेवू शकतात.

हा लेख Live Science च्या अहवालावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.