वैज्ञानिकों ने पहली कार्यशील थोरियम-229 नाभिकीय घड़ियाँ बनाईं

ख़बर

वियना / बीजिंग। नेचर की प्रेस विज्ञप्ति के अनुसार, 7 अक्टूबर को ऑनलाइन प्रकाशित नेचर के दो शोध-पत्रों में विश्व की पहली कार्यशील नाभिकीय घड़ियों की सूचना दी गई है। थॉर्स्टन शुम के नेतृत्व वाली वियना-ब्राउनश्वाइग टीम ने अपनी थोरियम-229 घड़ी को यटरबियम परमाणु घड़ी के साथ चलाकर अति-हल्के डार्क मैटर की खोज की, पर कोई संकेत नहीं मिला। शिकियान डिंग के नेतृत्व वाली बीजिंग टीम ने ऐसी घड़ी बनाई जो अल्पावधि में लगभग छह गुना अधिक स्थिर है। दोनों ने थोरियम-229 को कैल्शियम फ़्लोराइड क्रिस्टलों में जड़ा है और लगभग 148 नैनोमीटर की पराबैंगनी लेज़र से उसे चलाया है; एक फ़ीडबैक लूप लगातार लेज़र को नाभिकों से मिलाता रहता है और उसके विचलन को सुधारता है। घड़ी उस प्रकाश के दोलनों को गिनकर ‘टिक’ करती है जो ठीक एक संक्रमण, यानी दो ऊर्जा-अवस्थाओं के बीच की छलाँग, से मेल खाता हो। ये प्रोटोटाइप अभी सर्वश्रेष्ठ परमाणु घड़ियों जितने सटीक नहीं हैं; द हिंदू के अनुसार यटरबियम घड़ी 23 अरब वर्षों में एक सेकंड चूकती है।

स्थैतिक पाठ्यक्रम से जुड़ाव

1. सेकंड की परिभाषा आज भी सीज़ियम पर टिकी है. SI सेकंड सीज़ियम-133 परमाणु के दो अतिसूक्ष्म स्तरों (hyperfine levels) के बीच संक्रमण से निकलने वाले विकिरण के 9,19,26,31,770 आवर्तकालों की अवधि है। यटरबियम और स्ट्रॉन्शियम जैसी प्रकाशिक घड़ियाँ कहीं तेज़ टिक करती हैं और अधिक सटीक हैं, इसलिए मापन-विज्ञानी सेकंड को उन्हीं के आधार पर पुनःपरिभाषित करने की तैयारी कर रहे हैं।
2. भारत अपना समय NPL में और अंतरिक्ष में रखता है. CSIR–राष्ट्रीय भौतिक प्रयोगशाला (NPL), नई दिल्ली भारतीय मानक समय का रखरखाव करती है, जो UTC + 5:30 है और 82.5° पूर्वी देशांतर पर आधारित है। ISRO की क्षेत्रीय नौवहन प्रणाली NavIC अपने उपग्रहों में लगी परमाणु घड़ियों पर निर्भर है; 2023 में प्रक्षेपित NVS-01 में भारत की पहली स्वदेशी रुबिडियम परमाणु घड़ी लगी थी।

UPSC इसे क्यों पूछता है

1. रोज़मर्रा के उपयोग वाली अग्रणी भौतिकी GS3 की पसंदीदा है. पाठ्यक्रम में “विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी — विकास और उनके अनुप्रयोग तथा रोज़मर्रा के जीवन पर प्रभाव” पूछा जाता है; घड़ियाँ क्वांटम भौतिकी को GPS और वित्त से जोड़ती हैं।

विश्लेषण

1. सटीक समय अवसंरचना है, प्रयोगशाला की जिज्ञासा नहीं. उपग्रह नौवहन संकेतों के समय-मापन से स्थिति निकालता है; प्रकाश एक नैनोसेकंड में लगभग 30 सेमी चलता है, इसलिए घड़ी की छोटी-सी त्रुटि स्थिति की बड़ी त्रुटि बन जाती है। दूरसंचार, विद्युत ग्रिड और शेयर बाज़ारों को भी समकालिक समय चाहिए। एक मज़बूत क्रिस्टल घड़ी किसी दिन उपग्रह संकेतों के जाम होने पर जहाज़ों या पनडुब्बियों को सही समय पर रख सकती है।
2. लेंस — राष्ट्रीय हित एवं वैश्विक साझा संपदा: समय संप्रभु है, पर विज्ञान साझा. शोध खुले रूप से प्रकाशित होता है, पर ऐसी घड़ियाँ बनाने के लिए पराबैंगनी लेज़र, अति-शुद्ध क्रिस्टल और दुर्लभ समस्थानिक चाहिए, जिन क्षमताओं का प्रदर्शन चीन पहले ही कर चुका है। स्वतंत्र समय के लिए भारत NavIC और NPL पर निर्भर है, इसलिए उसे इन सक्षमकारी प्रौद्योगिकियों में धन लगाना चाहिए और तैयार घड़ियाँ ख़रीदने की प्रतीक्षा करने के बजाय यूरोपीय समूहों के साथ साझेदारी करनी चाहिए।
3. शून्य परिणाम भी एक परिणाम है. थोरियम-229 में प्रबल नाभिकीय बल और विद्युत-चुंबकीय बल लगभग एक-दूसरे को निरस्त कर देते हैं, इसलिए घड़ी प्रकृति के स्थिरांकों में किसी भी बदलाव पर तीखी प्रतिक्रिया देती है। डार्क मैटर का कोई संकेत न मिलना सिद्धांतों के एक दायरे को ख़ारिज करता है। विज्ञान ऐसे ही अपवर्जनों से आगे बढ़ता है, जिन्हें केवल ‘खोजें’ चाहने वाले वित्तपोषक अक्सर अनदेखा कर देते हैं।

प्रशासक की दृष्टि