லேசர்கள் மூலம் ஒளிரும் ஒரு ஜோடி படிகங்கள் முடியும் உலகின் மிகத் துல்லியமான கடிகாரமாக இருக்கும்.
இரண்டு விஞ்ஞானிகள் குழுக்கள் உலகின் முதல் “அணு கடிகாரத்தை” உருவாக்கியுள்ளனர், இது அணுக்களின் மையத்தில் சிறிய மாற்றங்களைக் கண்காணிப்பதன் மூலம் நேரத்தை பராமரிக்கிறது.
இரண்டு கடிகாரங்களும் மிகவும் துல்லியமானவை, அவை 30 மில்லியன் ஆண்டுகள் ஓடினால், அவை ஒரு நொடியில் அணைந்துவிடும்.
இந்த துல்லியம் இன்று செயல்படும் சிறந்த கடிகாரங்களை விட சிறந்தது அல்ல, ஆனால் இரு அணிகளும் தங்கள் கடிகாரங்களை கணிசமாக மேம்படுத்த முடியும் என்று நம்புகின்றனர்.
ஆராய்ச்சியாளர்கள் தங்கள் படைப்புகளை நேச்சர் இதழில் இரண்டு கட்டுரைகளில் வெளியிட்டனர்.
நியூ சவுத் வேல்ஸ் பல்கலைக்கழகத்தின் இயற்பியலாளர் விக்டர் ஃப்ளாம்பாம் கூறுகையில், அணு கடிகாரங்கள் “இதுவரை மனிதர்களால் உருவாக்கப்பட்ட மிகத் துல்லியமான கருவிகளாக” இருக்கும் திறன் கொண்டவை.
பேராசிரியர் Flambaum, அவர் ஈடுபடாத ஆய்வுகள், ஒரு அற்புதமான முன்னேற்றத்தை பிரதிநிதித்துவப்படுத்துகின்றன என்றார்.
GPS, சுரங்க ஆய்வுகள் மற்றும் இயற்பியல் புதிர்களைத் தீர்ப்பது போன்ற தொழில்நுட்பத்தை மேம்படுத்த கடிகாரங்களைப் பயன்படுத்தலாம்.
அணு கடிகாரம் எப்படி வேலை செய்கிறது?
அணுக்கள், நாம் தொடர்பு கொள்ளும் அனைத்தையும் உருவாக்குகின்றன, அவை புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களின் அடர்த்தியான கிளஸ்டரைக் கொண்ட ஒரு “நியூக்ளியஸிலிருந்து” உருவாக்கப்படுகின்றன, அவை எலக்ட்ரான்களின் பரந்த மேகத்தால் சூழப்பட்டுள்ளன.
அணுக் கடிகாரங்கள், தற்போது உலகின் மிகத் துல்லியமான நேர அளவீடு ஆகும், சீசியம் அணுவின் கருவைச் சுற்றியுள்ள எலக்ட்ரான்களில் ஏற்படும் மாற்றங்களைக் கண்காணிப்பதன் மூலம் செயல்படுகின்றன.
ஆனால் இந்த கடிகாரங்கள் அவற்றை இன்னும் துல்லியமாக்குவது உடல் ரீதியாக சாத்தியமற்ற ஒரு புள்ளியை நெருங்குகிறது.
அணுக்கள், புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களின் (சிவப்பு மற்றும் நீலம்) கொத்துகளின் அடர்த்தியான “நியூக்ளியஸிலிருந்து” உருவாக்கப்படுகின்றன, அவை ஆயிரக்கணக்கான மடங்கு பெரியதாக இருக்கும் நகரும் எலக்ட்ரான்களின் (சாம்பல்) மேகத்தால் சூழப்பட்டுள்ளன. (பிக்சபே: ஜெரால்ட்)
அணு கடிகாரங்கள் அணுக் கடிகாரங்களுக்கு ஒத்த தர்க்கத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன, ஆனால் அவை அணுவின் கருவில் சிறிய மாற்றங்களைக் கண்காணிக்கும்.
“ஒரு அணுக்கரு ஒப்பிடும்போது மிகவும் சிறியது [a whole] அணு,” பேராசிரியர் ஃப்ளாம்பாம் கூறினார்.
இது ஆயிரக்கணக்கான மடங்கு சிறியதாக இருப்பதால், ஒரு கருவைப் பயன்படுத்தி, நேரத்தின் நுட்பமான மாற்றங்களை அளவிட முடியும், இது மிகவும் துல்லியமான கடிகாரத்திற்கு வழிவகுக்கும்.
இதற்கு முன்பு நாம் ஏன் அணு கடிகாரங்களை உருவாக்கவில்லை?
அணு கடிகாரங்கள் இரண்டு தசாப்தங்களுக்கும் மேலாகக் கோட்பாடாகக் கருதப்படுகின்றன, ஆனால் சமீப காலம் வரை தொழில்நுட்ப மற்றும் கோட்பாட்டுத் தடைகள் அவற்றை உருவாக்க இயலாது.
புதிய ஆய்வுகளில் ஒன்றின் இணை ஆசிரியரும், வியன்னா தொழில்நுட்ப பல்கலைக்கழகத்தின் இயற்பியலாளருமான Thorsten Schumm, சில ஆண்டுகளுக்கு முன்பு தனது குழுவின் ஆராய்ச்சியில் முக்கிய முன்னேற்றம் ஏற்பட்டது என்று கூறினார்.
2024 ஆம் ஆண்டின் முற்பகுதியில், குழு லேசரைப் பயன்படுத்தி ஒரு அணுக்கருவில் ஒரு கணிக்கப்பட்ட மாற்றத்தை உருவாக்கியது, அது நேரத்தை அளவிட அனுமதிக்கும்.
கண்டுபிடிப்புக்குப் பிறகு முன்னேற்றம் “மிக வேகமாக” இருந்ததாக பேராசிரியர் ஃபிளாம்பாம் கூறினார்.
TU Wien குழு 2024 இல், அணுக்கருக்கள் லேசரால் தூண்டப்படும்போது நிலைகளை மாற்றி, அணுக்கருக் கடிகாரத்தின் “டிக்” கொடுக்கும் நிலையைக் காட்டியது. (கடன்: Matthias Heisler/TU Wien)
சிங்குவா பல்கலைக்கழக இயற்பியலாளரும் இணை ஆசிரியருமான ஷிகியன் டிங் தனது குழு பல்வேறு சிக்கல்களைத் தீர்க்க வேண்டும் என்று கூறினார். அணு கடிகாரம்.
சரியான கடிகார கருக்களுடன் ஒரு பொருளை உருவாக்குவது மற்றும் நம்பகமான மாற்றங்களைச் செய்ய போதுமான துல்லியமான லேசர்களை உருவாக்குவது ஆகியவை சிக்கல்களில் அடங்கும்.
“திடீரென்று கடிகாரத்தை சாத்தியமாக்கிய எந்த ஒரு படியும் இல்லை” என்று டாக்டர் டிங் கூறினார்.
அணு கடிகாரம் என்ன செய்தது?
ஒரு குறிப்பிட்ட வகை தோரியம் அணு, தோரியம்-229, நேரக் கண்காணிப்பாளராகப் பயன்படும் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது.
இரு அணிகளும் தோரியம்-229 கொண்ட படிகங்களை வளர்த்து, பின்னர் அவற்றை மிகத் துல்லியமான லேசர்களின் கீழ் நிறுத்தி, அவை தோரியத்தில் சிறிய, அணுக்கரு அளவிலான “உண்ணிகளை” உருவாக்குகின்றன.
ஆராய்ச்சியாளர்கள் அணு கடிகாரங்களை மேம்படுத்தும் திட்டங்களைக் கொண்டுள்ளனர், இதனால் அவை அணு கடிகாரங்களை வெல்ல முடியும்.
ஆஸ்திரேலியாவின் தேசிய அளவீட்டு நிறுவனத்தில் அணு கடிகாரம். (வழங்கியது: தேசிய அளவீட்டு நிறுவனம்)
அணு கடிகாரங்களை விட தோரியம்-229 மிகவும் நிலையானதாக இருக்கும் என்று பேராசிரியர் ஷூம் கூறினார், அதாவது அணுக் கடிகாரங்கள் மிகவும் சிறியதாகவும், சுற்றிச் செல்வதற்கு நடைமுறையானதாகவும் இருக்கும்.
“சிப் அளவிலான சாதனத்தை நாங்கள் கற்பனை செய்கிறோம்,” என்று அவர் கூறினார்.
அணு கடிகாரங்கள் எதற்காகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன?
அணுக் கடிகாரங்களின் சமீபத்திய மறு செய்கைகளில் இராணுவ ஆர்வத்தைத் தூண்டிய GPS போன்ற வழிசெலுத்தல் அமைப்புகளை மேம்படுத்த அணுக் கடிகாரங்களைப் பயன்படுத்தலாம்.
ஐன்ஸ்டீனின் சார்பியல் கோட்பாடுகளின்படி, புவியீர்ப்பு விசையால் நேரத்தைக் கையாளுவதை அளவிடுவதற்கு அணுக் கடிகாரங்கள் துல்லியமாக இருக்கும் என்று பேராசிரியர் ஃபிளாம்பாம் கூறினார்.
இது சுரங்க ஆய்வு அல்லது பூகம்ப கணிப்புக்கு பயனுள்ளதாக இருக்கும்.
“புவியீர்ப்பு புலத்தின் சாய்வை துல்லியமாக அளவிடுவதன் மூலம், நிலத்தடியில் என்ன இருக்கிறது என்பதைக் காணலாம்” என்று பேராசிரியர் ஃப்ளாம்பாம் கூறினார்.
மிகவும் துல்லியமான நேரக்கட்டுப்பாடு இயற்பியல் ஆராய்ச்சியிலும் பயன்படுத்தப்படலாம், குறிப்பாக மர்மமான இருண்ட பொருளின் விசாரணையில்.
“அடிப்படை இயற்பியலைச் சோதிக்க அணுக் கடிகாரங்களைப் பயன்படுத்துவதில் நான் மிகவும் மகிழ்ச்சியடைகிறேன்” என்று டாக்டர் டிங் கூறினார்.
கருப்பொருளின் ஆதாரங்களைக் கண்டறிய பேராசிரியர் ஷூமின் குழு ஏற்கனவே தங்கள் அணுக்கரு கடிகாரத்தைப் பயன்படுத்தி கருத்தின் சான்றாக உள்ளது.
ஒரு வருடத்திற்குள் இன்ஸ்ப்ரூக்கில் இரண்டாவது அணு கடிகாரத்தை நிறுவவும், வியன்னாவில் உள்ள கடிகாரத்துடன் சூரியனைச் சுற்றி பூமியின் இயக்கத்தில் நுட்பமான மாற்றங்களை அளவிடவும் அவர் திட்டமிட்டுள்ளார்.
பேராசிரியர் Flambaum, நடைமுறை அணுக்கருக் கடிகாரங்களை உருவாக்குவதற்கு வேறு பல குழுக்களிடையே “இனம்” இருப்பதாகவும், அவற்றில் ஏதேனும் ஒன்று அணுக் கடிகாரங்களை விஞ்சும் முதல் நபராக இருக்க முடியும் என்றும் கூறினார்.
“இது மிகவும் வேகமாக முன்னேறி வருகிறது, அது நெருக்கமாக இருக்கும் என்று நான் எதிர்பார்க்கிறேன்,” என்று அவர் கூறினார்.
