ஐரோப்பிய எக்சு - கதிர் கட்டுறா எலத்திரான் சீரொளி

ஐரோப்பாவின்  X - கதிர் கட்டுறா எலத்திரான் சீரொளி (European X-ray free-electron laser (European XFEL) என்பது 2017 ஆம் ஆண்டில் நிலைபெற்ற ஒரு  எக்சு-கதிர் ஆய்வு சீரொளி ஆகும். இந்த புதிய வகை சீரொளியானது மே 2017 இல் முதன் முதலாக உற்பத்தி செய்யப்பட்டது. இத்தகு வசதிமிக்க சீரொளியானது பயனர் செயல்பாட்டுக்கு செப்டம்பர் 2017 முதல் வந்துள்ளது. கீழே குறிக்கப்பட்டுள்ள 11 நாடுகள் (டென்மார்க்,  பிரான்சு, ஜெர்மனி, அங்கேரி, இத்தாலி, போலந்து, உருசியா, சிலோவாக்கியா, எசுப்பானியா, சுவீடன், சுவிட்சர்லாந்து மற்றும் ஐக்கிய இராச்சியம்) பங்கேற்கும் இந்த சர்வதேச அளவிலான திட்டமானது ஜெர்மனி நாட்டில் ஆம்பர்க் மற்றும் இச்லெசுவிக்-ஓல்ஸ்டின் என்ற இடத்தில் அமைந்துள்ளது. ஒரு கட்டுறா எலத்திரான் சீரொளியானது எலத்திரான்களை சார்பியல் வேகங்களுக்கு முடுக்கி விடுவதன் மூலமும், சிறப்பு காந்தவியல் அமைப்புகளின் வழியாக ஊடுருவச் செய்வதன் மூலமாகவும், உயர்-அடர்த்தி கொண்ட மின்காந்தக் கதிர்வீச்சுசை உற்பத்தியாக்குகிறது. ஐரோப்பிய எலத்திரான்கள் ஒத்திசைவின் மூலமாக X- கதிர் ஒளியை உற்பத்தி செய்யும் வகையில் கட்டப்பட்டுள்ளது. இதனால் லேசர் ஒளியின் பண்புகளைக் கொண்ட உயர்-அடர்வு X- கதிர் துடிப்புகளை வளைவிக்கின்றன. இவை வழக்கமான சின்க்ரோட்ரோன் ஒளி மூலங்களால் தயாரிக்கப்பட்டதை விட மிகவும் பிரகாசமாக இருக்கும்.

அமைவிடம் 
ஐரோப்பிய எக்ஸ்எஃப்இஎல் 3.4 கிலோமீட்டர் (2.1 மைல்) நீளம் கொண்ட சுரங்கப்பாதை யாகும். இது  ஆம்பர்கிலுள்ள டி.இ.எஸ்.ஒய் (ஜெர்மன் எலத்திரான் சிங்க்ரோட்ரான்) ஆராய்ச்சி மையத்தின் இடத்திலிருந்து சோதனை நிலையங்கள், ஆய்வகங்கள் மற்றும் நிர்வாக கட்டிடங்கள் அமைந்துள்ள இச்லெசுவிக்-ஓல்ஸ்டின் வரை அமைந்துள்ளது. நிலத்தின் அடியில் 6 முதல் 38 மீ (20 முதல் 125 அடி) வரையான ஆழத்தில் இந்தக் கொள்ளிடம் அமைக்கப்பட்டுள்ளது. இந்த குழாய்க்குள் மீக்கடத்து திறன் கொண்ட நேர்கோட்டு முடுக்கி மற்றும் ஒளிம (photon) அலைக்கற்றைகள் இயக்கத்தில் உள்ளன.

முடுக்கி 
எலத்திரான்கள் அல்லது எதிர்மின்னிகள் 2.1 கி.மீ அல்து 1.3 மைல் நீள மீக்கடத்து திறன் கொண்ட ஆர்.எஃப் குழிவுகளைக் கொண்ட நேர்கோட்டு முடுக்கியால் 17.5 GeV வரையான ஆற்றலைக் கொண்டிருக்கும் வகையில் முடுக்குவிக்கப்படுகின்றன. ஜெர்மனியின் எலத்திரான் சிங்க்ரோட்ரான் ஆரய்ச்சி மையத்தால் வளர்த்தெடுக்கப்பட்ட மீக்கடத்து திறன் கொண்ட முடுக்கித் தனிமங்கள் வினாடி ஒன்றுக்கு 27,000 முறை திரும்பத் திரும்ப நிகழ்தலை அனுமதிக்கின்றன.  இந்த அளவானது, அமெரிக்க ஐக்கிய நாடுகள் மற்றும் சப்பானில் உள்ள X-கதிர் சீரொளி உருவாக்கிகளை விடவும் குறிப்பிடத்தக்க அளவு சக்தி வாய்ந்ததாக உள்ளது. எலத்திரான்கள் பின்னர் அலைநெளியி என அழைக்கப்படும் காந்தங்களின் சிறப்பு வரிசைகளால் ஏற்படுத்தப்பட்ட காந்தப் புலங்கள் வழியாக உட்புகுந்து செல்ல அனுமதிக்கப்படுகின்றன. அங்கு எக்சு-கதிர்களின் வெளிப்பாட்டின் விளைவாக அவை வளைந்து செல்லும் இடைநிலைப் போக்குகளை பின்பற்றுகின்றன. இவற்றின் அலைநீளம் 0.05 முதல் 4.7 நானோமீட்டர் வரை இருக்கின்றன.

சீரொளி 
எக்சு-கதிர் ஒளியானது, சுயமாக பெருக்கப்பட்ட தன்னிச்சையான உமிழ்வு (SASE) மூலமாக உருவாக்கப்படுகிறது, இதில் எலத்திரான்கள் தம்மாலோ அல்லது தத்தமது அண்டையில் உள்ள உறுப்புக்களாலோ உமிழப்படும் கதிர்வீச்சுடன் இடைவினைபுரிகின்றன. இதன் விளைவாக நெருக்கமாக தொகுக்கப்பட்ட கதிர்வீச்சு சிப்பங்கள் சீரொளியைப் போன்று பெருக்கப்படுகின்றன. ஐரோப்பிய எக்சுஎஃப்இஎல் (XFEL) சீரொளியின் அதிகபட்ச ஒளிர்வானது, சாதாரண வழக்கத்தில் உள்ள எக்சு-கதிர் ஒளி மூலத்தைப் போன்று நுாறுகோடி மடங்கு வரை இருக்கலாம். சராசரியான ஒளிர்வானது பத்தாயிரம் மடங்கு அதிகமானதாகும். உயர் எலக்ட்ரான் ஆற்றல் குறுகிய அலைநீளங்களின் உற்பத்தியை அனுமதிக்கிறது. ஒளி அதிர்வுகளின் காலம் 100 பெம்டோவினாடிக்கும் குறைவாக இருக்கும்.

ஆய்வு 
குற்றலை சீரொளி அதிர்வுகள் மிகத் தீவிர வேகம் கொண்ட, மற்ற முறைகளால் அளந்தறியக் கடினமான, வேதி வினைகளை அளவிடுவதை சாத்தியப்படுத்தியுள்ளது. எக்சு-கதிர் சீரொளியின் 0.05 முதல் 4.7 நானோமீட்டர் வரை மாறுபட்ட அலைநீளமானது அணு நீள அளவு அளவீடுகளைக் கூட அளவிட ஏதுவாக உள்ளது. தொடக்கத்தில், இரண்டு பரிசோதனை நிலைகளைக் கொண்ட ஒரு ஒளிமக் கற்றையானது (photon beamline)  பயன்படுத்தப்படலாம். பின்னர் இது பத்து பரிசோதனை நிலைகளைக் கொண்ட ஐந்து ஒளிமகற்றைகளாக மேம்படுத்தப்படலாம்.

சோதனைநிலையிலான ஒளிமக் கற்றைகள் தனித்தன்மை வாய்ந்த  உயர் அடர்வு, முன்பின் ஒத்திணக்கம் கொண்ட மற்றும் நேர அமைப்பினைக் கொண்ட, இயற்பியல், வேதியியல், பொருளறிவியல், உயிரியல் மற்றும் நானோதொழில்நுட்பம் போன்ற பல்வேறு துறைகளில் அறிவியல் முறையிலான பரிசோதனைகளை நடத்திட ஏதுவான சூழலை உருவாக்குகின்றன.

மேற்கோள்கள் 

ஆய்வு நிறுவனங்கள்
ஐரோப்பிய ஆய்வகங்கள்
துப்புரவு முடிந்த விருதுநகர் மாவட்ட ஆசிரியர்கள் தொடங்கிய கட்டுரைகள்