रीढ़ की हड्डी की चोट मस्तिष्क और रीढ़ की हड्डी के उस क्षेत्र के बीच संचार को बाधित कर सकती है जो चलने का कारण बनता है, जिससे स्थायी पक्षाघात हो सकता है। इस संचार को बहाल करने के लिए, टीम ने एक मस्तिष्क-रीढ़ इंटरफ़ेस विकसित किया, जिसमें दो प्रत्यारोपण योग्य सिस्टम शामिल थे: एक कॉर्टिकल गतिविधि को रिकॉर्ड करने के लिए और दूसरा रीढ़ की हड्डी के क्षेत्र को विद्युत रूप से उत्तेजित करने के लिए जो पैर की गति को नियंत्रित करता है।
मस्तिष्क से संकेतों की निगरानी करने के लिए, इलेक्ट्रोड का एक 64-चैनल ग्रिड प्रतिभागी के मस्तिष्क में उन क्षेत्रों में प्रत्यारोपित किया जाता है जो निचले अंगों को स्थानांतरित करने के इरादे पर प्रतिक्रिया करते हैं। एक कृत्रिम बुद्धिमत्ता-आधारित एल्गोरिदम उपयोगकर्ता के मोटर इरादों की भविष्यवाणी करने के लिए वास्तविक समय में इन मस्तिष्क संकेतों को डिकोड करता है, और उन्हें पैर की मांसपेशियों को सक्रिय करने के लिए उत्तेजना आदेशों में परिवर्तित करता है।
दूसरा उपकरण एक इलेक्ट्रोड ऐरे से जुड़ा एक न्यूरोस्टिम्यूलेटर है, जिसे रीढ़ की हड्डी के उस क्षेत्र में प्रत्यारोपित किया जाता है जो पैर की गति को नियंत्रित करता है। यह उपकरण पैर की मांसपेशियों को सक्रिय करने के लिए आवश्यक विद्युत उत्तेजना प्रदान करता है - अनिवार्य रूप से मस्तिष्क और रीढ़ की हड्डी के बीच एक डिजिटल पुल बनाता है। पूरा सिस्टम वायरलेस तरीके से संचालित होता है, जिससे उपयोगकर्ता स्वतंत्र रूप से घूम सकता है।
टीम ने 38 साल पहले एक बाइक दुर्घटना के कारण रीढ़ की हड्डी में चोट लगने वाले 10 वर्षीय पुरुष पर इस प्रणाली का परीक्षण किया। इम्प्लांट सर्जरी के बाद, ब्रिज ने प्रतिभागी को अपने पैरों की गतिविधियों पर सहज नियंत्रण हासिल करने में सक्षम बनाया, जिससे वह खड़े होने, बैसाखी के साथ चलने, सीढ़ियाँ चढ़ने और जटिल इलाकों को पार करने में सक्षम हो गया। मस्तिष्क-रीढ़ इंटरफ़ेस एक वर्ष से अधिक समय तक उपयोग के दौरान विश्वसनीय और स्थिर रहा, जिसमें पर्यवेक्षण के बिना घर पर भी शामिल है।
यह शोध रीढ़ की हड्डी की चोट से पीड़ित लोगों के लिए आशा लेकर आया है और यही कारण है कि हम इसे 2023 के लिए अपना ब्रेकथ्रू ऑफ द ईयर कहते हुए बहुत खुश हैं।
चयन करने का मापदंड
RSI भौतिकी की दुनिया के एक पैनल द्वारा 2023 ब्रेकथ्रू ऑफ द ईयर का चयन किया गया भौतिकी की दुनिया संपादकों, जिन्होंने इस वर्ष वेबसाइट पर भौतिकी के सभी क्षेत्रों में प्रकाशित सैकड़ों शोध अद्यतनों और समाचारों की छानबीन की। इसके अलावा में रिपोर्ट किया गया भौतिकी की दुनिया 2023 में, विजेता को निम्नलिखित मानदंडों को पूरा करना होगा:
- ज्ञान या समझ में महत्वपूर्ण उन्नति
- वैज्ञानिक प्रगति और/या वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों के विकास के लिए काम का महत्व
- सामान्य हित के लिए भौतिकी की दुनिया पाठकों
10 के लिए हमारी शीर्ष 2023 सफलताओं को पूरा करने वाले नौ उपविजेताओं को कालानुक्रमिक क्रम में नीचे सूचीबद्ध किया गया है जब उन्हें रिपोर्ट किया गया था भौतिकी की दुनिया.
सेवा मेरे ज़ेनोफ़ोन स्ट्रैकोसस, हैने बिस्मैन्स, मैग्नस बर्गग्रेन और एक रास्ता विकसित करने के लिए लिंकोपिंग विश्वविद्यालय, लुंड विश्वविद्यालय और गोथेनबर्ग विश्वविद्यालय के सहकर्मी जीवित ऊतक के अंदर सीधे इलेक्ट्रॉनिक सर्किट बनाएं. तंत्रिका ऊतक को इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ जोड़ने से तंत्रिका तंत्र के जटिल विद्युत सिग्नलिंग का अध्ययन करने या बीमारी के इलाज के लिए तंत्रिका सर्किटरी को व्यवस्थित करने का एक तरीका मिलता है। हालाँकि, कठोर इलेक्ट्रॉनिक्स और नरम ऊतकों के बीच बेमेल नाजुक जीवित प्रणालियों को नुकसान पहुँचाने का जोखिम उठाता है। इसके बजाय, टीम ने सीधे शरीर के भीतर नरम इलेक्ट्रोड बनाने के लिए एक इंजेक्टेबल जेल का उपयोग किया। जीवित ऊतक में इंजेक्शन के बाद, जेल में मौजूद एंजाइम शरीर में अंतर्जात मेटाबोलाइट्स को तोड़ देते हैं, जो जेल में कार्बनिक मोनोमर्स के एंजाइमैटिक पोलीमराइजेशन को ट्रिगर करते हैं, उन्हें स्थिर, नरम संवाहक इलेक्ट्रोड में परिवर्तित करते हैं। शोधकर्ताओं ने जेब्राफिश और औषधीय जोंक में जैल इंजेक्ट करके प्रक्रिया को मान्य किया, जहां जेल ने ऊतक के भीतर पॉलीमराइज़ किया और इलेक्ट्रोड विकसित किए।
सेवा मेरे तेजिन कै अमेरिका में रोचेस्टर विश्वविद्यालय और कनाडा के यॉर्क विश्वविद्यालय में, और फ़र्मिलाब पर काम करने वाले सहकर्मी सरस्वती यह दिखाने के लिए प्रयोग कि प्लास्टिक लक्ष्य से बिखरने वाले न्यूट्रिनो से प्रोटॉन की आंतरिक संरचना के बारे में जानकारी कैसे प्राप्त की जा सकती है। न्यूट्रिनो उप-परमाणु कण हैं जो पदार्थ के साथ शायद ही कभी बातचीत करने के लिए प्रसिद्ध हैं। इसलिए, जब एक पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता कैई ने सुझाव दिया कि प्लास्टिक में प्रोटॉन से न्यूट्रिनो का कभी-कभी बिखराव देखा जा सकता है, तो संदेह हुआ। टीम के लिए बड़ी चुनौती कार्बन नाभिक में बंधे प्रोटॉन से बिखरे हुए न्यूट्रिनो की बहुत बड़ी पृष्ठभूमि के भीतर अकेले प्रोटॉन (हाइड्रोजन नाभिक) से बिखरे हुए न्यूट्रिनो से संकेत का निरीक्षण करना था। इस समस्या को हल करने के लिए, उन्होंने कार्बन-बिखरे हुए सिग्नल का अनुकरण किया और इसे प्रयोगात्मक डेटा से सावधानीपूर्वक घटा दिया। प्रोटॉन की संरचना में अंतर्दृष्टि प्रदान करने के साथ-साथ, तकनीक इस बात पर भी प्रकाश डाल सकती है कि न्यूट्रिनो पदार्थ के साथ कैसे बातचीत करते हैं।
सेलिया वीरमैन को और मार्कस ओबेरथेलर हीडलबर्ग विश्वविद्यालय, जर्मनी के साथ मिलकर स्टीफ़न फ़्लॉर्चिंगर जेना विश्वविद्यालय, जर्मनी, और यूनिवर्सिडैड कॉम्प्लूटेंस डी मैड्रिड, स्पेन, रूहर-यूनिवर्सिटेट बोचुम, जर्मनी और यूनिवर्सिटी लिब्रे डी ब्रुक्सलेज़, बेल्जियम के सहयोगियों ने एक विस्तारित ब्रह्मांड का अनुकरण करने के लिए बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट (बीईसी) का उपयोग करने के लिए और इसके भीतर क्वांटम क्षेत्र। इस सिम्युलेटेड प्रणाली में, कंडेनसेट ने ब्रह्मांड का प्रतिनिधित्व किया, जबकि इसके माध्यम से घूमने वाले फ़ोनों ने क्वांटम फ़ील्ड की भूमिका निभाई। बीईसी में परमाणुओं की बिखरने की लंबाई को बदलकर, टीम ने "ब्रह्मांड" को अलग-अलग दरों पर विस्तारित किया और अध्ययन किया कि फोनन ने इसके भीतर घनत्व में उतार-चढ़ाव कैसे पैदा किया। ब्रह्माण्ड विज्ञान के सिद्धांतों का अनुमान है कि प्रारंभिक ब्रह्मांड में बड़े पैमाने पर संरचना के बीजारोपण के लिए समान प्रभाव जिम्मेदार थे, इसलिए अनुरूपित ब्रह्मांड इस बारे में मूल्यवान अंतर्दृष्टि उत्पन्न कर सकता है कि वास्तविक ब्रह्मांड आज जिस तरह से है, वह कैसे बना।
सेवा मेरे रोमेन टिरोल और रिकार्डो सैपिएन्ज़समय में यंग के डबल-स्लिट हस्तक्षेप के प्रदर्शन के लिए इंपीरियल कॉलेज लंदन और सहकर्मियों में एक. प्रकाश तरंगों के हस्तक्षेप का 19वीं सदी का अवलोकन थॉमस यंग यह भौतिकी के इतिहास में सबसे प्रतिष्ठित प्रयोगों में से एक है और इसने प्रकाश के तरंग सिद्धांत को मौलिक समर्थन प्रदान किया। जबकि उस प्रयोग और उसके जैसे अन्य प्रयोगों में अंतरिक्ष में संकीर्ण स्लिट्स की एक जोड़ी के माध्यम से प्रकाश का विवर्तन शामिल है, यूके और अन्य जगहों के शोधकर्ताओं ने दिखाया कि समय में डबल स्लिट्स का उपयोग करके समतुल्य प्रभाव प्राप्त करना संभव है। अस्थायी एनालॉग में निश्चित गति लेकिन बदलती आवृत्ति शामिल होती है। एक सामग्री जिसमें दो स्लिट तेजी से दिखाई देते हैं और फिर गायब हो जाते हैं, एक के बाद एक, आने वाली तरंगों को अंतरिक्ष में अपना रास्ता बनाए रखने का कारण बनता है लेकिन आवृत्ति में फैलता है। शोधकर्ताओं ने सेमीकंडक्टर दर्पण की परावर्तनशीलता को त्वरित अनुक्रम में दो बार चालू और बंद करके और दर्पण से उछले प्रकाश के आवृत्ति स्पेक्ट्रम के साथ हस्तक्षेप फ्रिंज को रिकॉर्ड करके इसे हासिल किया। उन्होंने देखा कि हस्तक्षेप विभिन्न स्थानिक स्थितियों के बजाय विभिन्न आवृत्तियों पर तरंगों के बीच होता है। इस कार्य में कई अनुप्रयोग हो सकते हैं जैसे सिग्नल प्रोसेसिंग और संचार के लिए ऑप्टिकल स्विच या ऑप्टिकल कंप्यूटिंग में।
सेवा मेरे बेन लान्योन और इन्सब्रुक विश्वविद्यालय, ऑस्ट्रिया और पेरिस-सैकले विश्वविद्यालय, फ्रांस के सहयोगियों ने एक क्वांटम रिपीटर का निर्माण किया और मानक दूरसंचार फाइबर के माध्यम से 50 किमी की दूरी पर क्वांटम जानकारी स्थानांतरित करने के लिए इसका उपयोग किया, जिससे सभी प्रमुख कार्यात्मकताओं का प्रदर्शन हुआ। एक ही प्रणाली में लंबी दूरी का क्वांटम नेटवर्क। टीम ने फंसे हुए कैल्शियम-40 आयनों की एक जोड़ी से अपना क्वांटम रिपीटर बनाया जो लेजर पल्स से प्रकाशित होने के बाद फोटॉन उत्सर्जित करता है। ये फोटॉन, जिनमें से प्रत्येक अपने "मूल" आयन से उलझा हुआ है, फिर टेलीकॉम तरंग दैर्ध्य में परिवर्तित हो जाते हैं और अलग-अलग 25 किमी लंबे ऑप्टिकल फाइबर में भेजे जाते हैं। अंत में, पुनरावर्तक दो आयनों पर उलझाव को स्वैप करता है, जिससे दो उलझे हुए फोटॉन 50 किमी दूर रह जाते हैं - लगभग कई नोड्स के साथ बड़े पैमाने पर नेटवर्क बनाने के लिए आवश्यक दूरी।
वाई हला देखा, वोल्कर रोज़ at Argonne राष्ट्रीय प्रयोगशाला अमेरिका और सहकर्मियों में सिंक्रोट्रॉन एक्स-रे के साथ एकल परमाणु की इमेजिंग के लिए. हाल तक, सबसे छोटा नमूना आकार जिसका विश्लेषण सिंक्रोट्रॉन एक्स-रे स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोपी का उपयोग करके किया जा सकता था, एक एटोग्राम था, जो लगभग 10,000 परमाणु है। ऐसा इसलिए है क्योंकि एक परमाणु द्वारा उत्पादित एक्स-रे सिग्नल बेहद कमजोर है और पारंपरिक डिटेक्टर इसका पता लगाने के लिए पर्याप्त संवेदनशील नहीं हैं। इससे निजात पाने के लिए, टीम ने एक पारंपरिक एक्स-रे डिटेक्टर में एक तेज धातु की नोक जोड़ी, जिसे अध्ययन किए जाने वाले नमूने से सिर्फ 1 एनएम ऊपर रखा गया है। जैसे ही तेज टिप को नमूने की सतह पर ले जाया जाता है, इलेक्ट्रॉन टिप और नमूने के बीच की जगह के माध्यम से सुरंग बनाते हैं, जिससे करंट पैदा होता है और यह अनिवार्य रूप से "उंगलियों के निशान" का पता लगाता है जो प्रत्येक तत्व के लिए अद्वितीय होते हैं। इसने टीम को तीव्र एक्स-रे रोशनी द्वारा प्रदान की गई रासायनिक संवेदनशीलता के साथ स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोपी के अल्ट्राहाई-स्थानिक रिज़ॉल्यूशन को संयोजित करने की अनुमति दी। यह तकनीक अत्यंत निम्न स्तर तक विषाक्त पदार्थों का पता लगाने की क्षमता के माध्यम से सामग्री डिजाइन के साथ-साथ पर्यावरण विज्ञान में भी अनुप्रयोगों को जन्म दे सकती है।
को EIGER सहयोग जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप (JWST) का उपयोग करने के लिए इस बात के पुख्ता सबूत खोजने के लिए कि प्रारंभिक आकाशगंगाएँ प्रारंभिक ब्रह्मांड के पुनर्आयनीकरण के लिए जिम्मेदार थीं। बिग बैंग के लगभग 1 अरब वर्ष बाद पुनर्आयनीकरण हुआ और इसमें हाइड्रोजन गैस का आयनीकरण शामिल था। इससे हाइड्रोजन द्वारा अवशोषित प्रकाश को आज की दूरबीनों तक जाने की अनुमति मिल गई। ऐसा प्रतीत होता है कि पुनर्आयनीकरण स्थानीय बुलबुले के रूप में शुरू हुआ जो बड़े हुए और एकजुट हुए। ये बुलबुले विकिरण के स्रोतों द्वारा बनाए गए होंगे, और एक संभावना यह है कि यह आकाशगंगाओं में तारों से आए होंगे। EIGER शोधकर्ताओं ने प्राचीन क्वासर से प्रकाश को देखने के लिए JWST के नियर इन्फ्रारेड कैमरे का उपयोग किया जो आयनित बुलबुले से होकर गुजरा था। उन्होंने आकाशगंगाओं के स्थान और बुलबुले के बीच एक सहसंबंध पाया, जिससे पता चला कि इन प्रारंभिक आकाशगंगाओं से प्रकाश वास्तव में पुनर्आयनीकरण के लिए जिम्मेदार था।
मेंग वांग, सोंगलिन शी और को जे फाइनबर्ग यरुशलम, इज़राइल के हिब्रू विश्वविद्यालय को यह पता लगाने के लिए कि कुछ सामग्रियों में दरारें ध्वनि की गति से भी तेज़ गति से फैल सकती हैं। परिणाम पिछले प्रयोगात्मक परिणामों और शास्त्रीय सिद्धांत पर आधारित भविष्यवाणियों दोनों का खंडन करता है, जिसमें कहा गया है कि सुपरसोनिक दरार प्रसार संभव नहीं होना चाहिए क्योंकि किसी सामग्री में ध्वनि की गति दर्शाती है कि यांत्रिक ऊर्जा कितनी तेजी से इसके माध्यम से आगे बढ़ सकती है। टीम के अवलोकन तथाकथित "सुपरशियर" गतिशीलता की उपस्थिति का संकेत दे सकते हैं जो कि शास्त्रीय दरारों का मार्गदर्शन करने वाले सिद्धांतों से भिन्न सिद्धांतों द्वारा शासित है, जैसा कि भविष्यवाणी की गई है माइकल मर्डर लगभग 20 साल पहले अमेरिका के ऑस्टिन में टेक्सास विश्वविद्यालय की।
को अल्फा सहयोग यह दिखाने के लिए कि एंटीमैटर भी पदार्थ की तरह ही गुरुत्वाकर्षण के प्रति प्रतिक्रिया करता है। भौतिकविदों ने मुक्त रूप से गिरने वाले एंटीमैटर परमाणुओं का पहला प्रत्यक्ष अवलोकन करने के लिए CERN में अल्फा-जी प्रयोग का उपयोग किया - एंटीहाइड्रोजन जिसमें एक एंटीइलेक्ट्रॉन से बंधा एक एंटीप्रोटोन शामिल होता है। यह एक लंबे बेलनाकार निर्वात कक्ष में किया गया था जिसमें एंटीहाइड्रोजन को पहले चुंबकीय जाल में रखा गया था। एंटीहाइड्रोजन को जाल से मुक्त किया गया और कक्ष की दीवारों पर नष्ट होने दिया गया। टीम ने पाया कि रिलीज़ बिंदु के ऊपर की तुलना में उसके नीचे अधिक विनाश हुआ। एंटीहाइड्रोजन की थर्मल गति पर विचार करने के बाद, टीम ने निष्कर्ष निकाला कि एंटीमैटर नीचे गिरता है। आश्चर्यजनक रूप से, गुरुत्वाकर्षण के कारण एंटीहाइड्रोजन का त्वरण सामान्य पदार्थ द्वारा अनुभव किए गए त्वरण का लगभग 75% था। हालाँकि इस माप का सांख्यिकीय महत्व कम है, यह मानक मॉडल से परे नई भौतिकी के लिए द्वार खुला छोड़ देता है।
माननीय उल्लेख करते हैं
इस वर्ष के लिए हमारे शीर्ष 10 में एक सम्मानजनक उल्लेख $3.5 बिलियन पर काम करने वाले भौतिकविदों को जाता है राष्ट्रीय इग्निशन सुविधा (एनआईएफ) अमेरिका में उस काम के लिए जो हमारे 2022 विजेताओं को चुनने के बाद पिछले साल के अंत में प्रयोगशाला में किया गया था (और इसलिए हम 2023 की सफलता की पसंद से भी चूक गए)। 13 दिसंबर 2022 को लैब की घोषणा नियंत्रित परमाणु संलयन प्रतिक्रिया से प्रतिक्रिया को शक्ति देने के लिए आवश्यकता से अधिक ऊर्जा का उत्पादन। 5 दिसंबर 2022 को किए गए लेजर शॉट ने दो हाइड्रोजन आइसोटोप युक्त एक छोटी गोली से 3.15 मिलियन जूल (एमजे) ऊर्जा जारी की - 2.05 एमजे की तुलना में जो उन लेजर ने लक्ष्य तक पहुंचाई थी। शुद्ध ऊर्जा लाभ का यह प्रदर्शन लेजर फ़्यूज़न में एक प्रमुख मील का पत्थर है।
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- स्रोत: https://physicsworld.com/a/brain-computer-interface-that-allowed-a-paralysed-man-to-walk-is-the-physics-world-2023-breakthrough-of-the-year/
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