दुनिया की पहली परमाणु कलाई घड़ी मंगल ग्रह पर आपकी यात्रा का समय बनाए रखेगी

जॉन पैटरसन हवाई के कौई में एक विनम्र प्रहरी हैं, जो पिछले पांच वर्षों से चुपचाप दुनिया की पहली उपभोक्ता-स्तरीय परमाणु घड़ी बना रहे हैं। एक हज़ार साल बीतने दें और यह घड़ी सटीकता में एक सेकंड खो देगी। इसे गहरे पानी के भीतर ले जाओ, एक नरक के अंदर: समय टिकता रहता है। या, यदि आप रोमांच महसूस कर रहे हैं, तो इसे अंतरिक्ष में ले जाएं। इसे मंगल पर ले जाएं।

यह समय रखेगा।

पैटरसन ने पीएच.डी. तंत्रिका विज्ञान में, लेकिन उन्होंने अपने स्वयं के मस्तिष्क की क्षमता को घड़घड़ाहट में डाल दिया। वह गार्डन आइल पर अपने घर से अपनी कंपनी, बाथिस हवाई चलाता है। "दर्शन हमेशा यह था कि यह सिर्फ एक अमीर आदमी नहीं था जो एक अच्छी घड़ी पाने का हकदार था," वह बताता है श्लोक में । बाथ ग्रीक शब्द से आता है " bathus, "जिसका अर्थ है" गहरा "- शाब्दिक और आलंकारिक रूप से। जबकि उसकी घड़ियाँ बड़ी गहराई पर सच रहेंगी, उसकी परमाणु घड़ी भी बड़ी ऊँचाइयों पर सही रहेगी। मंगल की ऊंचाइयां।

पैटरसन बताते हैं कि $ 200 मिलियन की डिफेंस एडवांस्ड रिसर्च प्रोजेक्ट्स एजेंसी ग्रांट ने बाथिस हवाई सीज़ियम 133 के अंदर छोटी परमाणु चिप बनाने का काम किया। लेकिन एक बार जब उन्हें पता चला कि चिप्स खरीदने के लिए उपलब्ध हैं, तो उन्होंने एक "पुरानी ओमेगा घड़ी" पकड़ी, जिसे उन्होंने एक दराज में बंद कर दिया था, इसे ईबे पर बेच दिया, एक परमाणु चिप खरीदी, और एक या दो अन्य हवाईयनियों की मदद से - काम पर पहुंचा।

उन्हें पता था कि उन्हें अपने ट्रुस्ट कॉलिंग: घड़ियों के लिए परमाणु चिप्स का उपयोग करना था। अंतरराष्ट्रीय स्तर पर, आखिरकार, इसे सीज़ियम द्वारा परिभाषित किया गया है: इसकी विकिरण आवृत्ति 9,192,631,770 हर्ट्ज है, जिसे 1950 के दशक में वैज्ञानिकों ने पंचांग काल से जोड़ा था। जबकि अन्य घड़ियाँ उच्च गति पर सापेक्ष प्रभावों का शिकार होती हैं, लेकिन सीज़ियम घड़ियाँ नहीं। आवृत्ति समान रहती है, और इसलिए समय सटीक रहता है। इसलिए पैटरसन, चिप-इन-हैंड काम पर लग गए। जल्द ही, उनके पास एक कामकाज था, अविश्वसनीय रूप से सटीक कलाई घड़ी; उन्होंने 2014 में किकस्टार्टर का प्रोटोटाइप लिया। कुछ ही दिनों में, उन्होंने अपने धन उगाहने के लक्ष्य को लगभग दोगुना कर दिया था।

श्लोक में पैटरसन के साथ सीज़ियम 133 घड़ी के पीछे की तकनीक के बारे में, अंतरिक्ष यात्रा के बारे में और कितनी जल्दी हम सभी परमाणु घड़ियों के बारे में बात करेंगे। (संकेत: जल्द ही। लेकिन वे घड़ी नहीं हो सकती हैं, प्रति से।)

सीज़ियम 133 कैसे काम करता है?

यह बहुत जटिल है। न केवल हमें इस चिप का उपयोग करके घड़ी को डिजाइन करना था, एक रिचार्जेबल बैटरी, वगैरह, बल्कि हमें बाहरी बेस स्टेशन डिजाइन करना था, जो घड़ी को चार्ज करने के लिए काम करता है। लेकिन, मुख्य रूप से, यह घड़ी को यथासंभव सटीक रूप से सेट करने के लिए काम करता है। ये घड़ियाँ 100 से भी कम नैनोसेकंड के भीतर सेट की जा सकती हैं - जो दुनिया के लिए सटीक, अंतर्राष्ट्रीय मानक समय के लिए एक सेकंड का सौ-बिलियन हिस्सा है। एक बार सेट होने के बाद, वे एक हज़ार साल में एक सेकंड के लिए सटीक होते हैं। आपके फ़ोन या कंप्यूटर पर मौजूद घड़ी - अधिकांश केवल लगभग 200 मिलीसेकंड तक सटीक होती हैं। यह त्रुटि है कि यह घड़ी 200 वर्षों में विकसित होती है।

जीपीएस किया है! यह एक सेकंड के 20 अरबवें हिस्से के भीतर सीज़ियम 133 को सेट करने के लिए एक सटीक समय पल्स को नीचे खींचता है।

बाथिस हवाई (@bathys_hawaii) द्वारा पोस्ट की गई एक तस्वीर

जब सेना अपनी परमाणु घड़ियों में से एक को स्थापित करना चाहती है तो हमें उसी चीज़ की नकल करनी होती है। यहां तक ​​कि जीपीएस रिसीवर कई सौ मिलीसेकंड से बंद हैं: कंप्यूटर अपने सभी समय को स्थान डेटा को संसाधित करने में खर्च करता है, और समय नहीं। इसलिए हमें अपनी खुद की जीपीएस यूनिट बनानी थी जो मूल रूप से बिना किसी देरी के केवल समय डेटा से गुजरने पर केंद्रित है। यह सिर्फ इसे अंतरिक्ष से बाहर निकालता है और इसे बिना किसी देरी के सीधे घड़ी में भेजता है।

मुझे जो समझ में आया है, सीज़ियम घड़ियाँ न केवल उनकी सटीकता के कारण अपील कर रही हैं, बल्कि इसलिए भी क्योंकि वे कई परिस्थितियों में अपनी सटीकता रखती हैं।

हाँ। टाइमकीपिंग में तापमान एक बड़ी चीज है। तो, आप लगभग 150 डिग्री सेल्सियस या नीचे शून्य से 20 डिग्री सेल्सियस के आसपास जा सकते हैं, और यह सटीक रहता है।

एक बार जब आप इस घड़ी को सही ढंग से सेट कर लेते हैं, यदि आप इसे एक्सेलेरोमीटर, और कम्पास और आंतरिक जड़त्वीय इकाइयों को अपने फोन में हुक कर लेते हैं - जो मूल रूप से झुकाव, त्वरण और उस सभी सामान को रिकॉर्ड करता है - यह बिना किसी जीपीएस के कार्य कर सकता है, बिना जीपीएस के संपर्क में होना। यह महीनों के लिए, दिनों के लिए 10 सेंटीमीटर तक आपके स्थान को सही ढंग से ट्रैक कर सकता है।

ऐसी बहुत सी संभावित प्रौद्योगिकियां हैं जो इससे बाहर हो सकती हैं। यदि आप न्यूयॉर्क शहर में एक फायर फाइटर हैं और आपको जलती हुई गगनचुंबी इमारत में भागना है, तो आप अपना जीपीएस खोने जा रहे हैं, इसलिए आप अन्य अग्निशामकों को अपनी स्थिति बताने में सक्षम नहीं होंगे। लेकिन अगर हर कोई इस घड़ी को सिंक कर लेता, तो यह नियमित रेडियो आवृत्तियों पर बात कर सकता था, और यह उन्हें बता सकता था कि वे कहाँ थे। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि वे एक गुफा में, एक जलती हुई इमारत में, या पानी के भीतर हैं: कहीं भी आपको जीपीएस नहीं मिल सकता है, आप अपना स्थान प्राप्त कर सकते हैं।

या स्थान।

या स्थान। या अपनी सेल्फ ड्राइविंग कार के साथ एक सुरंग में।

क्या यह घड़ी कुछ ऐसे लोग हो सकते हैं जो मंगल पर जाना चाहते थे, समय का उपयोग कर सकते थे?

सबसे पहले, थोड़ा सा ध्यान दें: मैं वास्तव में मंगल के आवासों में से एक में रहने के लिए शॉर्टलिस्ट पर था। हवाई में यहाँ एक। मैं बहुत अंतिम चयन के माध्यम से मिला। उन्होंने छह को चुना, और मैं अंतिम 30 में था। मुझे लगता है कि मैं बहुत बूढ़ा हो गया था, और मुझे नर्क के रूप में खुशी है कि मुझे ऐसा करने के लिए नहीं मिला। वे बस दूसरे दिन बाहर आए, और अब मुझे पसंद है,’मुझे बहुत खुशी है कि मैं नहीं हूं।’ उस आदमी ने एक साल में पहली बार अपनी पत्नी को चूमा - मुझे पसंद है, a हेल नं।’

एक नियमित घड़ी अंतरिक्ष में कुछ हद तक काम करेगी। एक क्वार्ट्ज घड़ी अंतरिक्ष में समय रखेगी - ऐसा नहीं है कि यह बिल्कुल भी काम नहीं करेगा। लेकिन तेजी से आगे बढ़ने के सापेक्ष प्रभाव हैं।

यदि आपका GPS सैटेलाइट में यात्रा के समय के लिए खाता नहीं है, तो इसके बजाय आपको छह या सात फीट के भीतर पता लगाने में सक्षम है जैसे कि आपका फोन अभी करता है, यह 35 किलोमीटर तक जाता है। यह कितना महत्वपूर्ण है कि सापेक्ष प्रभाव को ध्यान में रखा जाता है। प्रकाश की गति और उपग्रह की गति इतनी तेज है कि इसमें थोड़ा समय बदलता है।

यह समझाने में बहुत आसान है कि सीज़ियम कैसे काम करता है। मूल रूप से, इसके बारे में सोचने का तरीका यह है कि सीज़ियम लगभग एक दर्पण की तरह है। यदि आप इसे प्रति सेकंड नौ बिलियन चक्र की सटीक आवृत्ति पर कंपन करते हैं, तो यह दर्पण की तरह कार्य करता है। जो भी ऊर्जा आप इसे शूट करते हैं, वह आपको वापस गोली मारता है। किसी भी अन्य आवृत्ति पर, यह मखमल के काले टुकड़े की तरह है: यह ऊर्जा को अवशोषित करता है। जब यह उस सटीक आवृत्ति पर पहुंच जाता है, और आप इसे अपने माइक्रोवेव के साथ बमबारी करते हैं, तो अचानक आपके सभी माइक्रोवेव वापस उछलने लगते हैं। और इसका मतलब है कि आपने इसे नस्ट किया है।

यह सीज़ियम की एक शारीरिक विशेषता है। इसका रेडियोधर्मी से कोई लेना-देना नहीं है। सीज़ियम पारे की तरह है, लगभग - यह एक तरल है। जब आप इसे गर्म करते हैं, तो यह एक गैस में बदल जाता है। छोटी सेल के अंदर, एक छोटा हीटर होता है जो गैस को गर्म करता है, इसे रेडियो तरंगों के साथ बमबारी करता है, और इस प्रतिबिंब की तलाश करता है। एक सेकंड के लिए वास्तविक अंतर्राष्ट्रीय मानक कंपन की संख्या है।

यह कभी नहीं बदलता है: आप अंतरिक्ष में जाते हैं, वही है। आप प्रकाश की गति के करीब जाते हैं - यह परिवर्तन नहीं करता है। जबकि अगर आपने एक क्वार्ट्ज घड़ी, या एक यांत्रिक घड़ी ली, और इसे सुपर-फास्ट गति पर ले जाना शुरू कर दिया, तो इससे चीजें बदल जाएंगी, और यह अब सटीक नहीं होगा।

क्या ये चिप्स जल्द ही दूसरी तकनीकों में अपना रास्ता तलाश लेंगे?

मुझे लगता है कि आप इस तकनीक को अपने स्मार्टफ़ोन और अपनी सेल्फ-ड्राइविंग कारों में लगभग पाँच वर्षों में देख पाएंगे। यह शायद आपके फोन में दिखने वाले जीपीएस की तरह होगा। अचानक आप इस तकनीक को उस स्थिति तक लघु रूप से देखेंगे जहां यह एक फोन में फिट हो सकता है। अभी, चिप एक फैंसी रेस्तरां से एक माचिस का आकार है। यह बहुत बड़ा है, और इसे बहुत छोटा नहीं बनाया जा सकता क्योंकि भौतिकी पैकेजिंग के सामान को इसमें फिट होना है। लेकिन अगर वे इसे अभी और एक स्तर तक छोटा कर सकते हैं, तो यह हर जगह दिखाई देगा। तकनीक बनाना महंगा नहीं है - यह निश्चित रूप से किया जा सकता है। इसलिए मैं पाँच या छह साल कहता हूँ, लेकिन मैं वास्तव में स्विस के होने की उम्मीद नहीं करता। मैं अधिक उम्मीद करता हूं, जैसे सैमसंग, या ऐप्पल, या Google एक हो।

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