साइक्लोट्रॉन विकिरण: Difference between revisions
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साइक्लोट्रॉन विकिरण एक [[चुंबकीय क्षेत्र]] द्वारा विक्षेपित गैर-सापेक्षिक त्वरित विद्युत आवेशित कणों द्वारा उत्सर्जित [[विद्युत चुम्बकीय विकिरण]] है।<ref>{{cite journal|last1=Monreal|first1=Benjamin|title=एकल-इलेक्ट्रॉन साइक्लोट्रॉन विकिरण|journal=Physics Today|date=Jan 2016|volume=69|issue=1|page=70|doi=10.1063/pt.3.3060|bibcode=2016PhT....69a..70M|doi-access=free}}</ref> कणों पर [[लोरेंत्ज़ बल]] चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं और उनके माध्यम से कणों की गति दोनों के लिए लंबवत कार्य करता है | साइक्लोट्रॉन विकिरण एक [[चुंबकीय क्षेत्र]] द्वारा विक्षेपित गैर-सापेक्षिक त्वरित विद्युत आवेशित कणों द्वारा उत्सर्जित [[विद्युत चुम्बकीय विकिरण]] है।<ref>{{cite journal|last1=Monreal|first1=Benjamin|title=एकल-इलेक्ट्रॉन साइक्लोट्रॉन विकिरण|journal=Physics Today|date=Jan 2016|volume=69|issue=1|page=70|doi=10.1063/pt.3.3060|bibcode=2016PhT....69a..70M|doi-access=free}}</ref> कणों पर [[लोरेंत्ज़ बल]] चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं और उनके माध्यम से कणों की गति दोनों के लिए लंबवत कार्य करता है और आवेशित कणों का त्वरण पैदा करता है जो उन्हें त्वरण के परिणामस्वरूप विकिरण का उत्सर्जन करने का कारण बनता है क्योंकि वे रेखाओं चुंबकीय क्षेत्र के चारों ओर सर्पिल होते हैं। | ||
इस विकिरण का नाम [[साइक्लोट्रॉन]] से निकला है जो एक प्रकार का [[कण त्वरक]] जिसका उपयोग 1930 के दशक से अध्ययन के लिए अत्यधिक ऊर्जावान कण बनाने के लिए किया जाता है। साइक्लोट्रॉन उन वृत्ताकार कक्षाओं का उपयोग करता है जो आवेशित कण एक समान चुंबकीय क्षेत्र में प्रदर्शित होते हैं। इसके अतिरिक्त कक्षा की अवधि कणों की ऊर्जा से स्वतंत्र होती है जिससे साइक्लोट्रॉन को एक निर्धारित [[आवृत्ति]] पर संचालित करने की अनुमति मिलती है। साइक्लोट्रॉन विकिरण केवल साइक्लोट्रॉन में ही नहीं बल्कि चुंबकीय क्षेत्र से यात्रा करने वाले सभी आवेशित कणों द्वारा उत्सर्जित होता है। [[इंटरस्टेलर माध्यम]] में या [[ब्लैक होल]] के आसपास और अन्य खगोलीय घटनाओं में [[प्लाज्मा (भौतिकी)]] से साइक्लोट्रॉन विकिरण दूर के चुंबकीय क्षेत्रों के बारे में जानकारी का एक महत्वपूर्ण स्रोत है।<ref>{{cite journal|last1=Dogiel|first1=V. A.|title=गामा-रे खगोल विज्ञान|journal=Contemporary Physics|date=March 1992|volume=33|issue=2|pages=91–109|doi=10.1080/00107519208219534|bibcode=1992ConPh..33...91D}}</ref><ref>{{cite journal|last1=Zheleznyakov|first1=V. V.|title=अत्यधिक परिस्थितियों में अंतरिक्ष प्लाज्मा|journal=Radiophysics and Quantum Electronics|date=January 1997|volume=40|issue=1–2|pages=3–15|doi=10.1007/BF02677820|bibcode=1997R&QE...40....3Z|s2cid=121796067}}</ref> | |||
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प्रत्येक इलेक्ट्रॉन के उत्सर्जन की [[शक्ति (भौतिकी)]] (ऊर्जा प्रति यूनिट समय) की गणना की जा सकती है:<ref>{{cite book|last1=Longair|first1=Malcolm S.|title=High Energy Astrophysics: Volume 2, Stars, the Galaxy and the Interstellar Medium|date=1994|publisher=[[Cambridge University Press]]|isbn=9780521435840|page=232|url=https://books.google.com/books?id=x1TMSMpzD2UC&pg=PA232|language=en}}</ref> | प्रत्येक इलेक्ट्रॉन के उत्सर्जन की [[शक्ति (भौतिकी)]] (ऊर्जा प्रति यूनिट समय) की गणना की जा सकती है:<ref>{{cite book|last1=Longair|first1=Malcolm S.|title=High Energy Astrophysics: Volume 2, Stars, the Galaxy and the Interstellar Medium|date=1994|publisher=[[Cambridge University Press]]|isbn=9780521435840|page=232|url=https://books.google.com/books?id=x1TMSMpzD2UC&pg=PA232|language=en}}</ref> | ||
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जहाँ E ऊर्जा है, t समय है, <math> \sigma_t </math> [[थॉमसन क्रॉस सेक्शन]] है (कुल | जहाँ E ऊर्जा है, t समय है, <math> \sigma_t </math> [[थॉमसन क्रॉस सेक्शन]] है (कुल अंतर नहीं), बी चुंबकीय क्षेत्र की ताकत है, वी चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत वेग है, सी प्रकाश की गति है और <math> \mu_0 </math> [[मुक्त स्थान की पारगम्यता]] है। | ||
साइक्लोट्रॉन विकिरण में कण की कक्षा के समान मौलिक आवृत्ति पर इसकी मुख्य स्पाइक के साथ एक स्पेक्ट्रम होता है | साइक्लोट्रॉन विकिरण में कण की कक्षा के समान मौलिक आवृत्ति पर इसकी मुख्य स्पाइक के साथ एक स्पेक्ट्रम होता है और हार्मोनिक्स उच्च अभिन्न कारकों पर होता है। हार्मोनिक्स वास्तविक उत्सर्जन वातावरण में खामियों का परिणाम है जो [[वर्णक्रमीय रेखा]]ओं का विस्तार भी करता है।<ref>{{cite book|last1=Hilditch|first1=R. W.|title=क्लोज्ड बाइनरी स्टार्स का परिचय|date=2001|publisher=Cambridge University Press|isbn=9780521798006|page=327|url=https://books.google.com/books?id=hJSADIxyheoC&pg=PA327|language=en}}</ref> रेखा चौड़ीकरण का सबसे स्पष्ट स्रोत चुंबकीय क्षेत्र में गैर-एकरूपता है<ref>{{cite book|last1=Cairns|first1=R. A.|title=प्लाज्मा भौतिकी|date=2012|publisher=Springer|isbn=9789401096553|page=SA7–PA8|url=https://books.google.com/books?id=-3agBwAAQBAJ&pg=SA7-PA8|language=en}}</ref> जैसे ही एक इलेक्ट्रॉन क्षेत्र के एक क्षेत्र से दूसरे क्षेत्र में जाता है तो इसकी उत्सर्जन आवृत्ति क्षेत्र की ताकत के साथ बदल जाएगी। चौड़ीकरण के अन्य स्रोतों में संपार्श्विक चौड़ीकरण सम्मिलित है<ref>{{cite conference |url=http://www-naweb.iaea.org/napc/physics/2ndgenconf/data/Proceedings%201958/papers%20Vol32/Paper47_Vol32.pdf |title=एक चुंबकीय प्लाज्मा से साइक्लोट्रॉन विकिरण|last1=Hayakawa |first1=S |last2=Hokkyō|first2=N |last3=Terashima |first3=Y |last4=Tsuneto |first4=T. |date=1958 |conference=2nd Geneva Conference on Peaceful Uses of Atomic Energy }}</ref> चूंकि इलेक्ट्रॉन निश्चित रूप से एक पूर्ण कक्षा का पालन करने में विफल रहेगा जो आसपास के प्लाज्मा के साथ बातचीत के कारण उत्सर्जन की विकृतियां और [[विशेष सापेक्षता]] प्रभाव यदि आवेशित कण पर्याप्त रूप से ऊर्जावान हैं। जब इलेक्ट्रॉन सापेक्ष गति कर रहे होते हैं तो साइक्लोट्रॉन विकिरण को [[सिंक्रोट्रॉन विकिरण]] के रूप में जाना जाता है। | ||
साइक्लोट्रॉन विकिरण उत्सर्जित करने वाले कण द्वारा अनुभव की जाने वाली पुनरावृत्ति को [[विकिरण प्रतिक्रिया]] कहा जाता है। विकिरण प्रतिक्रिया एक साइक्लोट्रॉन में गति के प्रतिरोध के रूप में कार्य करती है | साइक्लोट्रॉन विकिरण उत्सर्जित करने वाले कण द्वारा अनुभव की जाने वाली पुनरावृत्ति को [[विकिरण प्रतिक्रिया]] कहा जाता है। विकिरण प्रतिक्रिया एक साइक्लोट्रॉन में गति के प्रतिरोध के रूप में कार्य करती है और इसे दूर करने के लिए आवश्यक कार्य साइक्लोट्रॉन में एक कण को त्वरित करने की मुख्य ऊर्जावान लागत है। साइक्लोट्रॉन उन प्रणालियों के प्रमुख उदाहरण हैं जो विकिरण प्रतिक्रिया का अनुभव करते हैं। | ||
== उदाहरण == | == उदाहरण == | ||
चुंबकीय संलयन ऊर्जा के संदर्भ में साइक्लोट्रॉन विकिरण नुकसान चुंबकीय क्षेत्र ऊर्जा घनत्व के संबंध में न्यूनतम प्लाज्मा ऊर्जा घनत्व की आवश्यकता में अनुवाद करता है। ऊंचाई वाले परमाणु विस्फोट में साइक्लोट्रॉन विकिरण का उत्पादन होने की संभावना है। विस्फोट से उत्पन्न गामा किरणें ऊपरी वायुमंडल में परमाणुओं को आयनित कर देंगी और वे मुक्त इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रोमैग्नेटिक पल्स (ईएमपी) के रूप में साइक्लोट्रॉन विकिरण उत्पन्न करने के लिए पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के साथ परस्पर क्रिया करेंगे। यह घटना सेना के लिए चिंता का विषय है क्योंकि ईएमपी ठोस अवस्था वाले इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को नुकसान पहुंचा सकता है। | |||
== यह भी देखें == | == यह भी देखें == | ||
Revision as of 14:40, 9 April 2023
साइक्लोट्रॉन विकिरण एक चुंबकीय क्षेत्र द्वारा विक्षेपित गैर-सापेक्षिक त्वरित विद्युत आवेशित कणों द्वारा उत्सर्जित विद्युत चुम्बकीय विकिरण है।[1] कणों पर लोरेंत्ज़ बल चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं और उनके माध्यम से कणों की गति दोनों के लिए लंबवत कार्य करता है और आवेशित कणों का त्वरण पैदा करता है जो उन्हें त्वरण के परिणामस्वरूप विकिरण का उत्सर्जन करने का कारण बनता है क्योंकि वे रेखाओं चुंबकीय क्षेत्र के चारों ओर सर्पिल होते हैं।
इस विकिरण का नाम साइक्लोट्रॉन से निकला है जो एक प्रकार का कण त्वरक जिसका उपयोग 1930 के दशक से अध्ययन के लिए अत्यधिक ऊर्जावान कण बनाने के लिए किया जाता है। साइक्लोट्रॉन उन वृत्ताकार कक्षाओं का उपयोग करता है जो आवेशित कण एक समान चुंबकीय क्षेत्र में प्रदर्शित होते हैं। इसके अतिरिक्त कक्षा की अवधि कणों की ऊर्जा से स्वतंत्र होती है जिससे साइक्लोट्रॉन को एक निर्धारित आवृत्ति पर संचालित करने की अनुमति मिलती है। साइक्लोट्रॉन विकिरण केवल साइक्लोट्रॉन में ही नहीं बल्कि चुंबकीय क्षेत्र से यात्रा करने वाले सभी आवेशित कणों द्वारा उत्सर्जित होता है। इंटरस्टेलर माध्यम में या ब्लैक होल के आसपास और अन्य खगोलीय घटनाओं में प्लाज्मा (भौतिकी) से साइक्लोट्रॉन विकिरण दूर के चुंबकीय क्षेत्रों के बारे में जानकारी का एक महत्वपूर्ण स्रोत है।[2][3]
गुण
प्रत्येक इलेक्ट्रॉन के उत्सर्जन की शक्ति (भौतिकी) (ऊर्जा प्रति यूनिट समय) की गणना की जा सकती है:[4]
जहाँ E ऊर्जा है, t समय है, थॉमसन क्रॉस सेक्शन है (कुल अंतर नहीं), बी चुंबकीय क्षेत्र की ताकत है, वी चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत वेग है, सी प्रकाश की गति है और मुक्त स्थान की पारगम्यता है।
साइक्लोट्रॉन विकिरण में कण की कक्षा के समान मौलिक आवृत्ति पर इसकी मुख्य स्पाइक के साथ एक स्पेक्ट्रम होता है और हार्मोनिक्स उच्च अभिन्न कारकों पर होता है। हार्मोनिक्स वास्तविक उत्सर्जन वातावरण में खामियों का परिणाम है जो वर्णक्रमीय रेखाओं का विस्तार भी करता है।[5] रेखा चौड़ीकरण का सबसे स्पष्ट स्रोत चुंबकीय क्षेत्र में गैर-एकरूपता है[6] जैसे ही एक इलेक्ट्रॉन क्षेत्र के एक क्षेत्र से दूसरे क्षेत्र में जाता है तो इसकी उत्सर्जन आवृत्ति क्षेत्र की ताकत के साथ बदल जाएगी। चौड़ीकरण के अन्य स्रोतों में संपार्श्विक चौड़ीकरण सम्मिलित है[7] चूंकि इलेक्ट्रॉन निश्चित रूप से एक पूर्ण कक्षा का पालन करने में विफल रहेगा जो आसपास के प्लाज्मा के साथ बातचीत के कारण उत्सर्जन की विकृतियां और विशेष सापेक्षता प्रभाव यदि आवेशित कण पर्याप्त रूप से ऊर्जावान हैं। जब इलेक्ट्रॉन सापेक्ष गति कर रहे होते हैं तो साइक्लोट्रॉन विकिरण को सिंक्रोट्रॉन विकिरण के रूप में जाना जाता है।
साइक्लोट्रॉन विकिरण उत्सर्जित करने वाले कण द्वारा अनुभव की जाने वाली पुनरावृत्ति को विकिरण प्रतिक्रिया कहा जाता है। विकिरण प्रतिक्रिया एक साइक्लोट्रॉन में गति के प्रतिरोध के रूप में कार्य करती है और इसे दूर करने के लिए आवश्यक कार्य साइक्लोट्रॉन में एक कण को त्वरित करने की मुख्य ऊर्जावान लागत है। साइक्लोट्रॉन उन प्रणालियों के प्रमुख उदाहरण हैं जो विकिरण प्रतिक्रिया का अनुभव करते हैं।
उदाहरण
चुंबकीय संलयन ऊर्जा के संदर्भ में साइक्लोट्रॉन विकिरण नुकसान चुंबकीय क्षेत्र ऊर्जा घनत्व के संबंध में न्यूनतम प्लाज्मा ऊर्जा घनत्व की आवश्यकता में अनुवाद करता है। ऊंचाई वाले परमाणु विस्फोट में साइक्लोट्रॉन विकिरण का उत्पादन होने की संभावना है। विस्फोट से उत्पन्न गामा किरणें ऊपरी वायुमंडल में परमाणुओं को आयनित कर देंगी और वे मुक्त इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रोमैग्नेटिक पल्स (ईएमपी) के रूप में साइक्लोट्रॉन विकिरण उत्पन्न करने के लिए पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के साथ परस्पर क्रिया करेंगे। यह घटना सेना के लिए चिंता का विषय है क्योंकि ईएमपी ठोस अवस्था वाले इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को नुकसान पहुंचा सकता है।
यह भी देखें
- औरोरल किलोमीटर विकिरण (AKR)
- ब्रैम विकिरण
- बीम विकिरण
- सिंक्रोट्रॉन विकिरण
- मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर
- लारमोर फॉर्मूला
संदर्भ
- ↑ Monreal, Benjamin (Jan 2016). "एकल-इलेक्ट्रॉन साइक्लोट्रॉन विकिरण". Physics Today. 69 (1): 70. Bibcode:2016PhT....69a..70M. doi:10.1063/pt.3.3060.
- ↑ Dogiel, V. A. (March 1992). "गामा-रे खगोल विज्ञान". Contemporary Physics. 33 (2): 91–109. Bibcode:1992ConPh..33...91D. doi:10.1080/00107519208219534.
- ↑ Zheleznyakov, V. V. (January 1997). "अत्यधिक परिस्थितियों में अंतरिक्ष प्लाज्मा". Radiophysics and Quantum Electronics. 40 (1–2): 3–15. Bibcode:1997R&QE...40....3Z. doi:10.1007/BF02677820. S2CID 121796067.
- ↑ Longair, Malcolm S. (1994). High Energy Astrophysics: Volume 2, Stars, the Galaxy and the Interstellar Medium (in English). Cambridge University Press. p. 232. ISBN 9780521435840.
- ↑ Hilditch, R. W. (2001). क्लोज्ड बाइनरी स्टार्स का परिचय (in English). Cambridge University Press. p. 327. ISBN 9780521798006.
- ↑ Cairns, R. A. (2012). प्लाज्मा भौतिकी (in English). Springer. p. SA7–PA8. ISBN 9789401096553.
- ↑ Hayakawa, S; Hokkyō, N; Terashima, Y; Tsuneto, T. (1958). एक चुंबकीय प्लाज्मा से साइक्लोट्रॉन विकिरण (PDF). 2nd Geneva Conference on Peaceful Uses of Atomic Energy.
