विenna की टीम ने दुनिया का पहला स्व-स्थिरकारी नाभिकीय घड़ी बनाया

विenna के वैज्ञानिकों ने दुनिया का पहला स्व-स्थिरकारी नाभिकीय घड़ी बनाया है, एक उपकरण जो समय को बनाए रखने के लिए थोरियम परमाणुओं के नाभिकों का उपयोग करता है। पिछले प्रोटोटाइप्स के विपरीत जो स्थिरता के लिए पारंपरिक परमाणु घड़ियों पर निर्भर थे, यह नया सिस्टम एक स्वचालित फीडबैक लूप के माध्यम से अपनी सटीकता बनाए रखता है। नेचर पत्रिका में प्रकाशित इस उपलब्धि ने सटीकता मापन में एक महत्वपूर्ण कदम चिह्नित किया है, हालांकि घड़ी अभी भी दुनिया की अग्रणी ऑप्टिकल परमाणु घड़ियों के प्रदर्शन को पार नहीं करती है।

नाभिकीय घड़ी कैसे काम करती है

पारंपरिक परमाणु घड़ियां परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन शेल में ऊर्जा संक्रमण को ट्रैक करके समय को मापती हैं। ये इलेक्ट्रॉन तापमान में बदलाव या टकराव जैसे बाहरी व्यवधानों के प्रति संवेदनशील होते हैं, जो घड़ी की लय को बिगाड़ सकते हैं। TU Wien में प्रोफेसर थोरस्टन शुम और PTB ब्राउनश्वेइग में प्रोफेसर एकेहार्ड पिक की अगुवाई वाली विenna की टीम ने इसके बजाय थोरियम-229 समस्थानिक के नाभिक का उपयोग किया।

परमाणु नाभिक परमाणुओं से 10,000 गुना से अधिक छोटे होते हैं, जिससे वे पर्यावरणीय हस्तक्षेप के लिए बहुत कम संवेदनशील होते हैं। थोरियम-229 अद्वितीय है क्योंकि इसके दो नाभिकीय ऊर्जा अवस्थाएं एक असामान्य रूप से छोटी ऊर्जा खाई द्वारा अलग होती हैं। इससे शोधकर्ताओं को लेजर प्रकाश का उपयोग करके इन अवस्थाओं के बीच एक संक्रमण को ट्रिगर करने की अनुमति मिलती है, जिसका प्रयोगात्मक रूप से पहली बार अप्रैल 2024 में प्रदर्शन किया गया था।

नई घड़ी थोरियम परमाणुओं वाले एक क्रिस्टल पर लेजर चमकाने द्वारा संचालित होती है। लेजर की आवृत्ति को थोरियम नाभिकों की विशिष्ट अनुनाद से मेल खाने के लिए ट्यून किया जाता है। यदि पर्यावरणीय कारकों के कारण लेजर आवृत्ति विचलित होती है, तो नाभिकों द्वारा अवशोषित प्रकाश की मात्रा कम हो जाती है। सिस्टम इस बदलाव का पता लगाता है और लेजर को स्वचालित रूप से सही आवृत्ति पर वापस समायोजित करता है। "आपको वास्तव में एक स्व-स्थिरकारी नाभिकीय घड़ी चाहिए," प्रोफेसर थोरस्टन शुम ने कहा। "मूल विचार सरल है: आपके पास एक लेजर है और आपके पास थोरियम है। लेजर थोरियम नाभिकों की ऊर्जा अवस्था को बदल देता है, और थोरियम नाभिकों का उपयोग लेजर की आवृत्ति को स्थिर करने के लिए किया जाता है।"

प्रदर्शन और सटीकता

शोधकर्ताओं ने प्रदर्शित किया कि घड़ी बिना किसी बाहरी हस्तक्षेप के 24 घंटों से अधिक समय तक स्थिर रूप से संचालित हो सकती है। इस अवधि के दौरान, उपकरण ने लगभग 10 की घात माइनस 15 की सापेक्ष सटीकता हासिल की। यह सटीकता का स्तर 30 मिलियन वर्षों में लगभग एक सेकंड की त्रुटि के बराबर है।

यह पहली प्रोटोटाइप के लिए एक अविश्वसनीय परिणाम है, लेकिन घड़ी अभी भी वर्तमान में उपयोग में सबसे अच्छी ऑप्टिकल परमाणु घड़ियों जितनी सटीक नहीं है। "यह अभी भी दुनिया की सबसे अच्छी ऑप्टिकल परमाणु घड़ियों के स्तर पर नहीं है, लेकिन एक पहली प्रोटोटाइप के लिए यह एक शानदार परिणाम है," शुम ने कहा। टीम ने पहचाना कि आवृत्ति पुनरुत्पादन विभिन्न रनों के बीच लगभग 5 × 10⁻¹³ तक सीमित था, जो संभवतः क्रिस्टल संरचना में स्थानीय तनाव के कारण है। लेजर शक्ति और क्रिस्टल गुणवत्ता में भविष्य में सुधार स्थिरता को बढ़ाने की उम्मीद है।

विज्ञान और तकनीक के लिए निहितार्थ

एक स्व-स्थिरकारी नाभिकीय घड़ी के विकास का समय मापन से परे निहितार्थ हैं। अधिक सटीक समय मापन अन्य भौतिक राशियों की सटीकता में सुधार कर सकता है, जिससे वैज्ञानिकों को प्रकृति के मौलिक नियमों की जांच के लिए नए उपकरण मिलते हैं। इस तकनीक का उपयोग उपग्रह नेविगेशन, टेलीकम्युनिकेशन और वित्तीय प्रणालियों में अनुप्रयोगों का भी समर्थन कर सकती है, जो सटीक समय पर निर्भर हैं।

इसके अलावा, घड़ी मौलिक भौतिकी में परिकल्पनाओं का परीक्षण करने के लिए एक नई विधि प्रदान करती है। एक सहचर अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने अल्ट्रालाइट डार्क मैटर के मॉडलों द्वारा भविष्यवाणी किए गए प्रभावों की खोज के लिए घड़ी का उपयोग किया। हालांकि कोई महत्वपूर्ण संकेत नहीं मिला, प्रयोग ने संभावित इंटरैक्शन के लिए ऊपरी सीमाएं निर्धारित कीं, जिससे अज्ञात भौतिक घटनाओं के लिए संवेदनशील डिटेक्टर के रूप में घड़ी की क्षमता प्रदर्शित हुई।

यह क्यों महत्वपूर्ण है

यह ब्रेकथ्रू भौतिकी में दशकों पुराने एक अवधारणा को मान्यता देता है: कि परमाणु नाभिक समय मापन के लिए स्थिर संदर्भ के रूप में कार्य कर सकते हैं। बाहरी परमाणु घड़ियों से घड़ी की स्थिरता को अलग करके, विenna की टीम ने एक स्व-सustaining सिस्टम बनाया है जो पर्यावरणीय शोर के खिलाफ अधिक मजबूत है। जैसे-जैसे तकनीक परिपक्व होगी, नाभिकीय घड़ियां अंततः समय मापने के मानक को फिर से परिभाषित कर सकती हैं, वैज्ञानिक शोध और वैश्विक बुनियादी ढांचे के लिए अतुलनीय सटीकता प्रदान कर सकती हैं।

स्रोत (अंग्रेज़ी में)

• sciencedaily.com: Scientists build a nuclear clock that could make atomic clocks obsolete | ScienceDaily
• thebrighterside.news: Scientists demonstrate sustained operation of the world's first self-regulating nuclear clock - The Brighter Side of News
• thenakedscientists.com: World’s first stand-alone nuclear clock | Interviews
• voi.id: Chinese Scientists Develop Nuclear Clock, Time Accuracy Potentially Overtakes Atomic Clock
• chitraltoday.net: Scientists Develop First Nuclear Clocks - Chitral Today
• timesofindia.indiatimes.com: For decades, scientists used Atomic clocks but world’s first stand-alone nuclear clock may change we measure almost everything - The Times of India

यह मूल अंग्रेज़ी लेख का एआई द्वारा किया गया अनुवाद है, जिसे स्वचालित रूप से जाँचा गया है ताकि यह मूल लेख जैसी ही बात कहे। स्रोतों की जाँच अंग्रेज़ी में की गई थी।