क्यों वैज्ञानिक एक परमाणु घड़ी का निर्माण कर रहे हैं? क्योंकि परमाणु घड़ियों सही नहीं हैं

एक घड़ी बनाने का कार्य जो समय को सही ढंग से रखता है वह घड़ी की कल के विपरीत है। सामान्य घड़ियां हमें दिन-प्रतिदिन की व्यावहारिक जरूरतों के लिए बहुत अच्छी तरह से सेवा करने में मदद करती हैं, लेकिन संवेदनशील माप के आधार पर वैज्ञानिक अनुसंधान और प्रौद्योगिकी के लिए उन घड़ियों की आवश्यकता होती है जो अत्यंत सटीकता के साथ समय बीतने में सक्षम हैं। इस प्रकार, वैज्ञानिकों ने परमाणु घड़ियों का आविष्कार किया - और जब वे पारंपरिक प्रणालियों की तुलना में समय रखने में अधिक सटीक हैं, तो सुधार के लिए महत्वपूर्ण जगह बनी हुई है। अब, वैज्ञानिक परमाणु जगत से परमाणु की ओर बढ़ रहे हैं। में प्रकाशित एक नया अध्ययन प्रकृति यह दर्शाता है कि जर्मन भौतिकविदों ने एक समयपीस विकसित किया है जो हर 20 बिलियन वर्षों में एक सेकंड के दसवें से कम खोने में सक्षम है। यह - इस बात पर निर्भर करता है कि आप इसे कैसे देखते हैं - वर्तमान परमाणु तकनीकों से 10 गुना बेहतर

लेकिन इससे पहले कि हम परमाणु घड़ियों को अप्रचलित कर दें, आइए विचार करें कि उन्हें पेंडुलम-फ्लॉन्टिंग पूर्वजों से अलग क्या बनाता है।

हर घड़ी समय का ध्यान रखने के लिए एक गुंजयमान यंत्र का उपयोग करता है। एक गुंजयमान यंत्र एक तंत्र है, जो सरलीकरण के लिए, एक नियमित आधार पर "टिक" करता है। पुरानी घड़ियों ने एक गुंजयमान यंत्र के रूप में एक पेंडुलम और गियर का उपयोग किया। डिजिटल घड़ियाँ गुंजयमान यंत्र के रूप में विद्युत लाइन या एक क्वार्ट्ज क्रिस्टल पर दोलनों का उपयोग करती हैं। परमाणु घड़ी प्रतिध्वनि के रूप में परमाणुओं की प्रतिध्वनि आवृत्तियों का उपयोग करके इस विचार को कुछ कदम आगे ले जाती है। इस प्रणाली में, गुंजयमान यंत्र एक परमाणु के क्वांटम संक्रमण द्वारा उत्सर्जित विद्युत चुम्बकीय विकिरण द्वारा नियंत्रित किया जाता है। दूसरे शब्दों में, एक परमाणु घड़ी एक परमाणु कण में ऊर्जावान परिवर्तनों को मापने के द्वारा समय का ट्रैक रखती है।

कुछ तत्वों और उनके समस्थानिकों के लिए, यह लगातार आवृत्तियों पर होता है। उदाहरण के लिए, सीज़ियम -133, प्रति सेकंड बिल्कुल 9,192,631,770 चक्र पर दोलन करता है। इसीलिए 1955 में यूके में राष्ट्रीय भौतिक प्रयोगशाला में पहली परमाणु घड़ी बनाने के लिए इसका उपयोग किया गया था।

तब से, कई तकनीकी विकास ने अधिक सटीक परमाणु घड़ियों का नेतृत्व किया है - जिसमें लेजर कूलिंग और परमाणुओं का फंसना, अधिक सटीक लेजर स्पेक्ट्रोस्कोपी, और अन्य समस्थानिक तत्वों का पता लगाना शामिल है जो और भी अधिक निरंतर गुंजयमान आवृत्तियों का प्रदर्शन करते हैं। सबसे सटीक परमाणु घड़ी आधारों के लिए वर्तमान रिकॉर्ड धारक ytterbium आयनों पर रीडिंग।

परमाणु घड़ियों का कारण इतना महत्वपूर्ण है कि इस तथ्य के साथ घड़ियों को अलग-अलग ऊंचाई पर अलग-अलग समय पर मापना पड़ता है। दूर एक घड़ी गुरुत्वाकर्षण के मुख्य स्रोत से है, जो तेजी से समय गुजरता है (यानी एक घड़ी समुद्र तल से माउंट एवरेस्ट पर तेजी से चलेगी)। अंतर प्रतीत होता है कि नगण्य है, लेकिन अधिक समय बीतने के साथ जोड़ सकते हैं।

इन दिनों हमारी अधिकांश तकनीक जीपीएस जैसे वैश्विक अनुप्रयोगों के रूप में चल रही है। यह सुनिश्चित करने के लिए कि वे उसी समय पर चलें, जहां कोई भी हो, उन्हें सीधे एक सटीक घड़ी से बांधना होगा। यह सुनिश्चित करने का कोई बेहतर तरीका नहीं है कि मानक के रूप में परमाणु घड़ियों का उपयोग करें। नवीनतम अध्ययन में, जर्मन शोध टीम ने स्वयं तत्व के परमाणु नाभिक के दोलनों को मापने के लिए एक विचार की रूपरेखा तैयार की (जैसा कि नाभिक के आसपास के इलेक्ट्रॉनों के विपरीत है)। इस डिजाइन पर आधारित एक परमाणु घड़ी बाहरी ताकतों से प्रभावित होने से बच सकती है। शोध टीम थोरियम, थ -229 एम के आइसोटोप में एक उत्तेजना अवस्था की पहचान करती है, जो काम कर सकती है - और इस धारणा का समर्थन करने वाले प्रयोगात्मक निष्कर्षों को दर्शाती है।

बस एक ही समस्या है: Th-229m स्वाभाविक रूप से नहीं होता है हालांकि नए अध्ययन के परिणाम अभी भी प्रभावशाली हैं, यह स्पष्ट नहीं है कि परमाणु घड़ी बनाने और बनाए रखने के लिए शोधकर्ता Th-229m की पर्याप्त फसल कैसे ले सकते हैं। शोधकर्ताओं ने एक स्रोत के रूप में यूरेनियम -233 का उपयोग करके इस मामले में Th-229m प्राप्त किया। यह एक आसान प्रक्रिया नहीं है।

यदि वैज्ञानिक यह पता लगाते हैं कि उस छोटी सी समस्या को कैसे हल किया जाए और Th-229m की एक स्थायी मात्रा उत्पन्न की जाए, तो हम परमाणु घड़ियों की एक नई पीढ़ी को देख रहे हैं, जो निस्संदेह एक बड़ी भूमिका निभाएगी क्योंकि हम अधिक से अधिक तकनीक का निर्माण करते हैं जो कि दुनिया को फैलाती है दुनिया के हर कोने में लोगों की सेवा करता है।