पाठ्यक्रम: GS3/ विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी
संदर्भ
- सैद्धांतिक भौतिकी और प्रायोगिक स्पेक्ट्रोस्कोपी में हालिया प्रगति ने वैज्ञानिकों को हाइड्रोजन अणु (H₂) का उपयोग करके क्वांटम यांत्रिकी एवं क्वांटम इलेक्ट्रोडायनेमिक्स (QED) की नींव का परीक्षण करने में सक्षम बनाया है।
पृष्ठभूमि
- हाइड्रोजन अणु (H₂) लंबे समय से मौलिक भौतिक नियमों की सटीकता की जाँच के लिए उपयोग किया जाता रहा है।
- प्रायोगिक तकनीकों में प्रगति के साथ, वैज्ञानिक अब विभिन्न आणविक अवस्थाओं के बीच ऊर्जा अंतराल को 100 अरब में एक भाग की सटीकता तक माप सकते हैं।
- इस स्तर पर, बहुत छोटी सैद्धांतिक अशुद्धियाँ भी पता चल जाती हैं, जिससे वर्तमान मॉडलों को परिष्कृत करना आवश्यक हो जाता है।
| हाइड्रोजन क्या है? – हाइड्रोजन वह रासायनिक तत्व है जिसका प्रतीक H और परमाणु क्रमांक 1 है। – हाइड्रोजन सबसे हल्का तत्व है और ब्रह्मांड में सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला रासायनिक पदार्थ है, जो सामान्य पदार्थ का लगभग 75% बनाता है। – यह रंगहीन, गंधहीन, स्वादहीन, गैर-विषाक्त और अत्यधिक ज्वलनशील गैस है। |
परीक्षण में हाइड्रोजन अणु का महत्व
- स्थिर अणु: H₂ में दो प्रोटॉन और दो इलेक्ट्रॉन होते हैं, जिससे यह सबसे सरल प्रणाली बनती है जहाँ आणविक बंधन होता है।
- यह परीक्षण करने की अनुमति देता है कि परमाणुओं के लिए विकसित मौलिक सिद्धांत अणुओं पर भी सटीक रूप से लागू होते हैं या नहीं।
- मानक प्रणाली: इसकी सरलता के कारण, H₂ में सिद्धांत और प्रयोग के बीच कोई भी विचलन मौलिक भौतिकी में अंतराल का संकेत दे सकता है।
प्रयोग में शामिल भौतिक प्रभाव
- इलेक्ट्रॉन–इलेक्ट्रॉन सहसंबंध: गणना ने सटीक रूप से दर्शाया कि दो इलेक्ट्रॉन एक-दूसरे की गति को कैसे प्रभावित करते हैं। इस परस्पर क्रिया को नज़रअंदाज़ करने से गलत ऊर्जा पूर्वानुमान मिलते हैं।
- इलेक्ट्रॉन–नाभिक युग्मित गति: नाभिक (प्रोटॉन) को इलेक्ट्रॉन गति के प्रति थोड़ी प्रतिक्रिया करने की अनुमति दी गई। यह “रिकॉइल प्रभाव” उच्च सटीकता वाले माप में महत्वपूर्ण हो जाता है।
- सापेक्षतावादी सुधार: चूँकि इलेक्ट्रॉन बहुत उच्च गति से चलते हैं, इसलिए आइंस्टीन के विशेष सापेक्षता सिद्धांत द्वारा भविष्यवाणी किए गए प्रभावों को ऊर्जा गणनाओं को परिष्कृत करने के लिए शामिल किया गया।
- क्वांटम इलेक्ट्रोडायनेमिक्स (QED) प्रभाव: आवेशित कणों और विद्युतचुंबकीय क्षेत्रों की परस्पर क्रिया से उत्पन्न सूक्ष्म सुधारों को प्रयोग में शामिल किया गया। ये प्रभाव सामान्यतः नगण्य होते हैं लेकिन अब प्रायोगिक रूप से मापने योग्य हैं।
| प्रयोग से जुड़े प्रमुख सिद्धांत – स्पेक्ट्रोस्कोपी: यह एक तकनीक है जिसका उपयोग परमाणुओं और अणुओं में ऊर्जा स्तर के अंतर को मापने के लिए किया जाता है, अवशोषित या उत्सर्जित प्रकाश का विश्लेषण करके। – क्वांटम इलेक्ट्रोडायनेमिक्स (QED): यह क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत का एक हिस्सा है जो बताता है कि आवेशित कण विद्युतचुंबकीय क्षेत्रों के साथ कैसे परस्पर क्रिया करते हैं। यह मूलभूत क्वांटम यांत्रिकी से परे ऊर्जा स्तरों में सूक्ष्म सुधारों की भविष्यवाणी करता है। |
स्रोत: TH
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