Кіріспе
Индияның ғарыш зерттеу институты Физикалық зерттеу зертханасы (PRL; Hindi: भौतिक अनुसंधान प्रयोगशाला, IAST: Bhoutik Anusandhan Prayogashala) – ғарыш және оған байланысты ғылымдар саласындағы ұлттық зерттеу институты, ол негізінен Үндістан Үкіметінің Ғарыш департаментімен қолдалады. Бұл зерттеу зертханасында астрономия және астрофизика, атмосфералық ғылымдар және аэрономия, планеталық және геоғылымдар, Жер ғылымдары, Күн жүйесін зерттеу және теориялық физика бойынша жүйелі зерттеу бағдарламалары жүргізіледі. Ол сонымен қатар Удайпур Күн обсерваториясын және Маунт-Абу инфрақызыл обсерваториясын басқарады. PRL Ахмадабад қаласында орналасқан. Физикалық зерттеу зертханасы 1947 жылдың 11 қарашасында доктор Викрам Сарабхаймен құрылды. Зертхананың бастапқы қадамы оның үйіндегі ғарыш сәулелерін зерттеумен байланысты болды. Институт ресми түрде Ахмедабадтағы М.Г. Ғылым институтында, Кармакшетра білім беру қоры мен Ахмедабад білім беру қоғамының қолдауымен құрылды. Профессор К.Р. Раманатхан институттың алғашқы директоры болды. Бастапқы назар ғарыш сәулелерін және атмосфераның жоғарғы қабатының қасиеттерін зерттеуге бағытталды. Кейіннен АҚШ Атом энергиясы жөніндегі комиссиясының гранттарымен зерттеу салалары теориялық физика және радиофизиканы қамтуға кеңейді. PRL ғылымның бес негізгі саласындағы зерттеулерге қатысады. PRL сонымен қатар PLANEX планеталық ғылым және зерттеу бағдарламасында маңызды рөл атқарады. 2018 жылдың маусым айында PRL ғалымдары Жерден 600 жарық жылы қашықтықта орналасқан EPIC 211945201b немесе K2 236b экзопланетасын ашты. PRL ғимаратының жобасын 1962 жылы Ачют Канвинде жасады.
The Physical Research Laboratory ( PRL; Hindi: भौतिक अनुसंधान प्रयोगशाला, IAST: Bhoutik Anusandhan Prayogashala) is a National Research Institute for space and allied sciences, supported mainly by Department of Space, Government of India. This research laboratory has ongoing research programmes in astronomy and astrophysics, atmospheric sciences and aeronomy, planetary and geosciences, Earth sciences, Solar System studies and theoretical physics. It also manages the Udaipur Solar Observatory and Mount Abu InfraRed Observatory. The PRL is located in Ahmedabad. The Physical Research Laboratory was founded on 11 November 1947 by Dr. Vikram Sarabhai. The laboratory had a modest beginning at his residence, with research on cosmic rays. The institute was formally established at the M. G. Science Institute, Ahmedabad, with support from the Karmkshetra Educational Foundation and the Ahmedabad Education Society. Prof. K. R. Ramanathan was the first Director of the institute. The initial focus was research on cosmic rays and the properties of the upper atmosphere. Research areas were expanded to include theoretical physics and radio physics later with grants from the United States Atomic Energy Commission. PRL is involved in research, related to five major fields of science. PRL is also instrumental in the PLANEX planetary science and exploration programme. In June 2018, PRL scientists discovered exoplanet EPIC 211945201b or K2 236b, located 600 light years away from the Earth. The building of the PRL was designed by Achyut Kanvinde in 1962.
Ұйымдастыру құрылымы
PRL басқару кеңесі PRL ұйымдық құрылымының иерархиясындағы ең жоғары деңгейде орналасқан. PRL директоры оған бағынышты. Директор тұрақты жұмыс істеу үшін әртүрлі ғылыми бөлімдермен, деканымен және тіркеушімен кеңеседі. PRL құрамында келесі ғылыми бөлімдер бар: Астрономия және астрофизика, Күн физикасы, Планеталық ғылымдар, Ғарыш және атмосфера ғылымдары, Геоғылымдар, Теориялық физика және Атомдық, молекулалық және оптикалық физика. PRL деканы бірнеше академиялық қызметтер ұсынады. Әкімшілік, шеберхана, құрылыс және күтім, есептеу қызметтері және кітапхана PRL тіркеушісінің басқаруында. Әкімшілік жалпы басқару, материалдық-техникалық жабдықтау, есептер, медициналық пункт және хинди тілі бөлімін қамтамасыз етеді.
Тарих
Физикалық зерттеу зертханасы 1947 жылдың 11 қарашасында құрылды. Құрылтайшылардың арманы – ғарыш сәулелері және физиканың таңдалған басқа да салалары бойынша негізгі зерттеулер жүргізу үшін Ахмадабадта жетекші институт құру болатын. Профессор Раманатханның негізгі ғылыми қызығушылығы атмосфералық физика болғандықтан, зерттеу қызметінің ауқымын кеңейту үшін Атмосфералық физика департаменті қосылды. Зертхана аз ғылыми студенттермен және көмекшілермен Ғылыми институттың бірнеше бөлмелерінде бастама алды. Зертхананың өсуімен бірге жалпы ғылыми бағдарламалар Жерге түсетін әртүрлі сәулеленуді біріктіріп зерттеуге қарай кеңейді. Осы типтегі бағдарламаны тиімді жүзеге асыру үшін радиофизика, теориялық физика және электроника тобын сол кездегі атмосфералық физика және ғарыш сәулелері топтарына қосу қажеттігі айқын болды. Қаржылық қолдау үшін Үндістан Үкіметінің Атом энергиясы жөніндегі комиссиясына жүгінілді және өтініш 1949 жылы мақұлданды. 1950 жылы Бомбейдің бұрынғы үкіметі, Табиғи ресурстар және ғылыми зерттеулер министрлігі, Кармакшетра білім беру қоры, Ахмадабад білім беру қоғамы және Атом энергиясы жөніндегі комиссияның қолдауымен PRL-дің Басқару кеңесі құрылды. 1951 жылы профессор Раманатан Абу тауында озонды бақылау стансасын құрды. 1951 жылдың 12 қазанында Добсон озон спектрофотометрін пайдаланып озонның алғашқы өлшемі жасалды. Іс-шаралар мен қызметкерлер саны артып келе жатқандықтан, Ахмадабад білім беру қоғамы жеке ғимарат үшін жер беруге шешім қабылдады. Ахмадабад білім беру қоғамы мен Кармакшетра білім беру қоры ғимарат құрылысына қаржылай үлес қосты. Нобель сыйлығының лауреаты профессор С.В. Раман 1952 жылдың 15 ақпанында ғимараттың іргетасын салды, ал 1954 жылдың 10 сәуірінде премьер-министр Джавахарлал Неру кампустың алғашқы ғимаратын ашты. 1957-1958 жылдары PRL ғалымдары Жер ғылымдарына қатысты түрлі ғылыми бағдарламаларға қатысты. Осыған байланысты сәулелену детекторларын және электрондық құралдарды өздігінен әзірлеу қажеттігі туындады. Сөйтіп PRL мезондық телескоптарды, фотометрлерді, Гейгер-Мюллер санағыштарын, ионозондты, Добсон спектрометрлерін және т.б. әзірлеуге және енгізуге кірісті. Түнде ауаның жарқырауын, атмосферадағы озон концентрациясын, ғарыш сәулелерінің қарқындылығын және т.б. бақылау үшін 1955 жылы Қазақстандағы Гүлмарда зерттеу стансасы құрылды. Бұл станса нәтижелі жұмыс істегендіктен, 1963 жылы Гүлмарда толыққанды Биік Таулық Зерттеу Зертханасын құру туралы шешім қабылданды. 1960 жылдары PRL-де көптеген ракеталық жүктер жасалды. PRL ракеталарға арналған жүктерді әзірлеу орталығы ретінде дами бастады. Профессор Девендра Лал 1972 жылы PRL директоры лауазымын қабылдағаннан кейін ай метеориттері мен тау жыныстарын және Жер ғылымдарын зерттеу басталды, себебі бұл оның сүйікті тақырыптары еді. 1970 жылдары астрономия және плазма физикасы сияқты зерттеулердің жаңа салалары ашылды. Плазма физикасы бойынша зерттеудің екі маңызды мақсаты болды. Бірі – PRL-дегі ғарыш және ионосфера бойынша жүргізіліп жатқан зерттеулерге теориялық және тәжірибелік қолдау көрсету. Екіншісі – термоядролық зерттеулерді дамыту үшін маңызды болған жоғары температуралы плазманы зерттеуді бастау. Екінші мақсат өзгеріп, Гандинагарда Плазма зерттеу институты (IPR) құрылды. 1970 жылдары атомдық және молекулалық физика бойынша бағдарлама қолданыстағы бағдарламаларға қосылды, себебі атомдық және молекулалық реакциялар астрофизика мен атмосфералық ғылымды түсіну үшін маңызды. Осы кезеңде Раджкот, Сурат және Талтедж (Ахмадабад) қалаларында үш радиотелескоп құрылды. Олар радио көздерінің жылтырауын бір уақытта барлық телескоптармен бақылап, күн желдің жылдамдығын өлшеу мақсатында құрылды.
Астрономия және астрофизика
Бұл зерттеу бағдарламасы галактикалық және галактикадан тыс ғарыш құбылыстарына қатысты мәселелерді зерттеу үшін оптикалық, инфрақызыл, рентген және радио толқын ұзындықтарын пайдаланады. Зерттеулерге жұлдыздардың пайда болуы, орташа массалы жұлдыздардың эволюциясы, белсенді галактикалар мен BL Lac объектілерінің фотометриялық және поляриметриялық зерттеулері, сондай-ақ айдың тұтылуы арқылы жоғары бұрыштық ажыратымдылықты зерттеулер және жұлдыздардың айналасындағы құрылымдардың зерттелуі кіреді. Астрономиялық бақылаулар Абу тауында орналасқан 1,2 метрлік инфрақызыл телескоп арқылы жүзеге асырылады. Зертхана, сонымен қатар, Удайпур Күн обсерваториясындағы «Жаһандық тербеліс желісі» тобының жобасы аясында күннің фотосферасы мен хромосферасын зерттеді. Бұл жобада 12 фут SPAR телескопы қолданылады. Радио әдістерін пайдалану арқылы Күннің белсенділігі және оның ғарыш кеңістігіндегі ауа-райына тигізетін әсері зерттеледі.
Атомдық, молекулалық және оптикалық физика
Бұл салааралық зерттеу бағдарламасы астрохимия, кванттық механика негіздері, люминесценттік даталау сияқты кең ауқымды тақырыптар бойынша жұмыс істейді. Ол сонымен қатар жарық, атомдар, молекулалар, молекулалық кластерлердің классикалық және кванттық қасиеттерін кең электромагниттік спектр, жоғары энергиялы электрондар және басқа да әдістер арқылы зерттейді. Кванттық ақпарат ғылымы саласындағы зерттеу қызметін қамту мақсатында осы зерттеу тобы "Кванттық ғылым және технология бағдарламасын" іске қосады. Бағдарламаның басқа зерттеу салалары: иондық импульстік спектроскопия, кванттық оптика және кванттық ақпарат, лазерлік плазма, сызықтық емес оптика және кванттық байланыс, жарық шашырауы және т.б. Қолда бар тәжірибелік жабдықтар: диодтық сорғыланған қатты күйдегі лазер, фемтосекундтық талшықты лазер, Nikon инвертті зерттеу микроскопы, кеңістіктік жарық модуляторлары, бір фотонды санау модульдері (SPCM), спиндік жабын қаптау құрылғысы, FTIR спектрометрі және т.б.
Планеталық ғылымдар
Бөлім Күн жүйесінің ерте кезеңдерінде болған процестерді сипаттауға шоғырланған. Осы мақсатта бағдарлама тұрақты және радиоактивті изотоптардың қолданылуын пайдаланады. Басты мақсат – ішкі планеталарға ерекше назар аударғанда, Күн жүйесінің пайда болуы мен эволюциясын түсіну. Тағы бір мақсат – симуляциялау, бақылау және модельдеу арқылы планеталар атмосферасының физикалық және химиялық процестерін ұғыну. Планеталық ғылым және зерттеу бағдарламасы (PLANEX) осы бөліммен бірге жүзеге асырылады. Бұл бөлімде жүргізіліп жатқан басқа да зерттеулердің қатарында, бірақ олармен шектелмейтін, Ай бетінен шығатын Күн сәулесі мен флуоресценция, Марстың төменгі атмосферасындағы іздік газдардың, иондардың және шаңның бақылануы мен модельделуі, жер және Ай үлгілерінің рефлекциялық спектроскопиясы, галактикалық химиялық эволюция сияқты тақырыптар бар. Нобель газының массалық спектрометрі, электрондық зондты микроанализ (EPMA) және т.б. осы бөлімде қолжетімді тәжірибелік жабдықтар болып табылады.
Теориялық физика
Теориялық физика бөлімшесі PRL атомдық физика, конденсирленген заттар физикасы, гравитация және астробөлшектер физикасы, тепе-теңдіксіз құбылыстар және бөлшектер физикасының теориялық және феноменологиялық аспектілерін зерттеуге бағытталған. Ағымғы зерттеу бағдарламаларына нейтрино физикасы, стандартты модельден асып түсетін физика, стандартты және емес стандартты CP бұзу, фермиондар массасы, суперсимметрия, бариогенез, жоғары өлшемді теориялардың феноменологиясы, QCD және кварк-глюон плазмасы, түсті суперөткізгіштік, хиральдық симметрияның бұзылуы, ядролық энергия деңгейлеріндегі кванттық хаосты зерттеу, топтық теориялық модельдер және ядролық құрылымдар, атомдық Ридберг күйлерін зерттеу, атомдық деңгейлердің Stark спектроскопиясы, байланысқан карталар желілеріндегі синхронды құрылымдардың тұрақтылығын талдау кіреді.
Ғарыш және атмосфералық ғылымдар
Бөлімнің мақсаты – планетамыз атмосферасындағы радиациялық, химиялық, иондау және динамикалық процестерді әртүрлі әдістермен зерттеу, мысалы, ракеталық және шарлық сынақтар, зертханалық тәжірибелер, сондай-ақ Жер атмосферасының теориялық симуляциясы мен модельдеуі. Бұл бөлімнің кең зерттеу салалары: атмосфералық химия, аэрозоль, радиация және климат, Жерге жақын ғарыштағы плазма мен бейтарап бөлшектердің өзара әрекеттесуі. Атмосфераның төменгі қабатының динамикасы мен химиясын зерттеу үшін іздік газдар мен озонның өлшемдері мен модельдеуі жүргізіледі. Атмосфералық аэрозольдерді әртүрлі бақылау және талдау әдістері арқылы сипаттауға ұмтылыс жасалады. Бөлімнің кейбір тәжірибелік құралдарына аэрозольдік химиялық құрамын анықтау мониторы (ACSM), жер бетіндегі іздік газдар анализаторлары, ракеталық және шарлық сенсорлар, жақын инфрақызыл бейнелеу спектрографы (NIIS), Лидар, парниктік газдар анализаторлары және т.б. кіреді.
Геология
Бұл бөлімде геохронология, геохимия, мұздықтану, океанография және палеоклиматология салаларына тікелей қатысты зерттеулер жүргізіледі. Басты назар Жердің және оның құрамының пайда болуы мен эволюциясын зерттеуге бөлінеді. Изотопты геология – зерттелетін маңызды пәндердің бірі. Олардың зерттеулері радиоактивті изотоптардың, элементтердің және т.б. мөлшерін өлшеу негізінде жүзеге асырылады. Бұл бөлім бірнеше зерттеу бағдарламаларын іске асырады, оның ішінде аэрозоль химиясы, гидрология, палеоклиматология, океанография сияқты салалар бар. Бұл бөлімнің зертханалық жабдықтарына үдеткіш массалық спектрометр (AMS), эфалометр, изотоптық қатынас массалық спектрометрі (IRMS), иондық хроматографтар және тағы да басқалары кіреді.
Академиктер
Физикалық зерттеулер зертханасы түрлі семинарлар мен қоғамдық лекциялар өткізеді. Онда шеберхана, компьютерлік орталық, кітапхана және басқа да зертханалар бар. Сондай-ақ, физика мамандығы бойынша бес жылдық доктант бағдарламасы ұсынылады, оның ішінде теориялық физика және күрделі жүйелер, сыртқы кеңістік және атмосфералық ғылымдар, кванттық оптика және кванттық ақпарат, астрономия және астрофизика (инфрақызыл, субмиллиметрлік және радио астрономия, Күн физикасы, планеталық және геоғылымдар) мамандықтары бар. Қабылдау жазбаша емтихан және әңгімелесу арқылы жүзеге асырылады.