विशाल “D” का रहस्य क्या है? राष्ट्रीय विज्ञान संग्रहालय में देखा गया साइक्लोट्रॉन त्वरक का अद्भुत प्रभाव

नमस्ते, मैं केन कुवाको हूँ, आपका साइंस ट्रेनर। मेरे लिए हर दिन एक नया प्रयोग है।

क्या आप उस अद्भुत मशीन के बारे में जानते हैं जो ब्रह्मांड और पदार्थ के गहरे रहस्यों को सुलझाने के लिए न दिखने वाले छोटे कणों को ज़बरदस्त रफ़्तार से घुमाती है? इसका नाम है “साइक्लोट्रॉन”। यह एक मशहूर त्वरक (accelerator) है जिसका ज़िक्र हाई स्कूल की फिजिक्स की किताबों में भी मिलता है, लेकिन सिर्फ शब्दों और चित्रों के ज़रिए इसकी विशालता का अंदाज़ा लगाना थोड़ा मुश्किल होता है। आज, मैं आपको नेशनल म्यूजियम ऑफ नेचर एंड साइंस में देखे गए एक असली साइक्लोट्रॉन और एक शानदार डिजिटल टूल के बारे में बताऊंगा जो इसके काम करने के तरीके को बहुत ही मज़ेदार और आसान तरीके से समझाता है।

विशाल “D” जो कणों को घुमाता है! नेशनल म्यूजियम का साइक्लोट्रॉन

हाई स्कूल फिजिक्स में जब भी “एक्सेलेरेटर” की बात आती है, तो सबसे पहले “साइक्लोट्रॉन” का नाम ही ज़हन में आता है। इसमें “D” आकार के दो इलेक्ट्रोड एक-दूसरे के आमने-सामने होते हैं। इनके भीतर चुंबकीय (magnetic) और विद्युत (electric) क्षेत्रों का बखूबी इस्तेमाल करके, इलेक्ट्रॉनों जैसे कणों को एक घुमावदार रास्ते पर तेज़ रफ़्तार दी जाती है।

हाल ही में, जब मैं टोक्यो के उएनो स्थित नेशनल म्यूजियम ऑफ नेचर एंड साइंस गया, तो मुझे वहां असल में इस्तेमाल किया गया एक साइक्लोट्रॉन देखने को मिला। उसे साक्षात अपने सामने देखकर मैं उसकी विशालता से दंग रह गया!

यहाँ इसके मुख्य हिस्से “D” का क्लोज-अप दृश्य है। आप देख सकते हैं कि दो विशाल अर्धवृत्त (semi-circles) किस तरह आपस में जुड़े हुए हैं।

यह सोचकर ही रोमांच हो जाता है कि इस विशाल धातु के ढांचे के अंदर, आँखों से न दिखने वाले नन्हे कण कितनी प्रचंड गति से दौड़ते रहे होंगे। यह विज्ञान के इतिहास की गहराई और उसकी ताकत का एहसास कराता है।

विजुअल तरीके से समझें: कैसे काम करता है साइक्लोट्रॉन?

जब मैं छात्रों को साइक्लोट्रॉन का सिद्धांत समझाता हूँ, तो उनके लिए “वृत्तीय गति” (circular motion) और “AC पावर सप्लाई” के तालमेल की एक साथ कल्पना करना काफी चुनौतीपूर्ण होता है। मैं किसी अच्छे शैक्षिक संसाधन की तलाश में था, तभी मुझे “हाई स्कूल फिजिक्स CG एनिमेशन” नाम की एक बेहतरीन वेबसाइट मिली!

ऐसा लगता है कि इस साइट को किसी अनुभवी शिक्षक ने बनाया है, क्योंकि इसमें साइक्लोट्रॉन की जटिल प्रक्रिया को CG एनिमेशन के ज़रिए बिल्कुल सटीक तरीके से दिखाया गया है। इसकी सबसे बड़ी खूबी इसका “कंट्रोल” है। आप अपनी ज़रूरत के हिसाब से “सिर्फ वृत्तीय गति”, “AC पावर स्विचिंग” या “त्वरण का क्षण” जैसे स्टेप्स को चुनकर देख सकते हैं। जब मैंने इसे अपनी क्लास में इस्तेमाल किया, तो जो बात मैं स्थिर चित्रों से नहीं समझा पा रहा था—कि कैसे सही समय पर इलेक्ट्रिक फील्ड बदलकर कणों की गति बढ़ाई जाती है—वह छात्रों को पल भर में समझ आ गई।

असली मशीन की भव्यता को देखने से मन में जिज्ञासा पैदा होती है कि “इसका आकार ऐसा क्यों है?” और फिर CG एनिमेशन देखने से वह जिज्ञासा “अरे वाह, तो यह ऐसे काम करता है!” वाले संतोष में बदल जाती है। अगर आप भी साइक्लोट्रॉन के बारे में पढ़ रहे हैं, तो मौका मिलने पर नेशनल म्यूजियम जाकर इसे करीब से ज़रूर देखें। यकीन मानिए, इससे फिजिक्स की आपकी पढ़ाई और भी जीवंत और दिलचस्प हो जाएगी।

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