क्या आपने कभी सोचा है कि एलेक्ट्रॉन्स दीवारों के पार कैसे जाते हैं? हाल ही में, POSTECH के भौतिकी विभाग के प्रोफेसर डोंग ईन किम और उनकी शोध टीम ने इस सवाल का जवाब खोजा है। उन्होंने पहली बार 'इलेक्ट्रॉन टनलिंग' प्रक्रिया के रहस्य को सुलझाया है, जो क्वांटम यांत्रिकी का एक मुख्य सिद्धांत है। यह अध्ययन अंतरराष्ट्रीय जर्नल Physical Review Letters में प्रकाशित हुआ है और यह एक सदी से अधिक समय से अनसुलझे 'इलेक्ट्रॉन टनलिंग' के रहस्य को उजागर करने की कुंजी के रूप में ध्यान आकर्षित कर रहा है।

जब हम दीवारों के पार टेलीपोर्टेशन की बात करते हैं, तो यह एक विज्ञान-कथा का हिस्सा लगता है। लेकिन अणु की दुनिया में, ऐसे चमत्कार वास्तव में होते हैं। इस प्रक्रिया को 'क्वांटम टनलिंग' कहा जाता है, जिसमें एलेक्ट्रॉन ऊर्जा बाधाओं (दीवारों) के पार जाते हैं, जो उन्हें अपनी ऊर्जा से पार करने में असंभव लगती हैं, जैसे वे उनके भीतर एक सुरंग खोद रहे हैं।

यह प्रक्रिया सेमीकंडक्टर्स का मूल सिद्धांत है, जो स्मार्टफोन और कंप्यूटर के मुख्य घटक हैं, और यह नाभिकीय संलयन के लिए भी आवश्यक है, जो सूर्य में प्रकाश और ऊर्जा उत्पन्न करता है। लेकिन अब तक, जबकि कुछ समझ थी कि एलेक्ट्रॉन सुरंग के पार जाने से पहले और बाद में क्या होता है, सुरंग के भीतर एलेक्ट्रॉन का व्यवहार अभी तक स्पष्ट नहीं था।

प्रोफेसर किम डोंग ईन की टीम, जर्मनी के हाइडेलबर्ग में मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर न्यूक्लियर फिजिक्स की प्रोफेसर सी. एच. कीटेल की टीम के साथ मिलकर, अणुओं में इलेक्ट्रॉन टनलिंग को प्रेरित करने के लिए तीव्र लेजर पल्स का उपयोग करके एक प्रयोग किया। परिणामों ने एक चौंकाने वाली घटना का खुलासा किया: एलेक्ट्रॉन सिर्फ बाधा के पार नहीं जाते, बल्कि सुरंग के भीतर न्यूक्लियस के साथ फिर से टकराते हैं। शोध टीम ने इस प्रक्रिया को 'अंडर-द-बैरियर रीकॉलिज़न' (UBR) नाम दिया। अब तक, यह माना जाता था कि एलेक्ट्रॉन केवल सुरंग के बाहर निकलने के बाद न्यूक्लियस के साथ इंटरैक्ट कर सकते हैं, लेकिन इस अध्ययन ने पहली बार पुष्टि की कि ऐसा इंटरैक्शन सुरंग के भीतर भी हो सकता है।

और भी दिलचस्प बात यह है कि इस प्रक्रिया के दौरान, एलेक्ट्रॉन बाधा के भीतर ऊर्जा प्राप्त करते हैं और फिर से न्यूक्लियस के साथ टकराते हैं, जिससे 'फ्रीमैन अपघटन' को मजबूत किया जाता है। यह आयनीकरण पहले से ज्ञात आयनीकरण प्रक्रियाओं की तुलना में काफी अधिक था और लेजर की तीव्रता में बदलावों से लगभग प्रभावित नहीं हुआ। यह एक ऐसा नया खोज है जिसे मौजूदा सिद्धांतों द्वारा पूर्वानुमानित नहीं किया जा सकता था।

यह शोध महत्वपूर्ण है क्योंकि यह दुनिया में पहली बार टनलिंग के दौरान एलेक्ट्रॉनों की गतिशीलता को स्पष्ट करता है। यह सेमीकंडक्टर्स, क्वांटम कंप्यूटरों, और अल्ट्राफास्ट लेज़रों जैसी उन्नत तकनीकों में इलेक्ट्रॉन व्यवहार को अधिक सटीक नियंत्रण और दक्षता प्रदान करने के लिए एक महत्वपूर्ण वैज्ञानिक आधार के रूप में अपेक्षित है।

प्रोफेसर किम डोंग ईन ने कहा, "इस अध्ययन के माध्यम से, हम यह पता लगाने में सक्षम हुए हैं कि जब एलेक्ट्रॉन परमाणु दीवार के पार जाते हैं तो उनका व्यवहार कैसा होता है।" उन्होंने आगे कहा, "अब, हम अंततः टनलिंग को और गहराई से समझ सकते हैं और इसे अपनी इच्छानुसार नियंत्रित कर सकते हैं।"

इस शोध को कोरिया के राष्ट्रीय शोध निधि और कोरिया इंस्टीट्यूट फॉर एडवांसमेंट ऑफ टेक्नोलॉजी के क्षमता विकास परियोजना द्वारा समर्थित किया गया था।