भौतिकविदों ने एक परमाणु घड़ी को इतना सटीक विकसित किया है कि यह 14 बिलियन वर्षों में एक सेकंड से भी कम समय में बंद हो जाएगा। इस तरह की सटीकता और सटीकता इसे केवल एक टाइमपीस से अधिक बनाती है। यह एक शक्तिशाली वैज्ञानिक उपकरण है जो गुरुत्वाकर्षण तरंगों को माप सकता है, पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण के आकार को माप सकता है, और शायद काले पदार्थ का भी पता लगा सकता है।
उन्होंने यह कैसे किया?
नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ स्टैंडर्ड एंड टेक्नोलॉजी के भौतिकविदों का कहना है कि उनकी नई परमाणु घड़ी दुर्लभ-पृथ्वी तत्व ytterbium पर आधारित है। वे 1000 ytterbium परमाणुओं को फंसाने के लिए एक ऑप्टिकल जाली नामक लेजर बीम का एक ग्रिड का उपयोग करते हैं। दो ऊर्जा स्तरों के बीच स्विच करके परमाणु स्वाभाविक रूप से "टिक" करते हैं। उस क्रिया को परमाणु इलेक्ट्रॉन संक्रमण कहा जाता है, और यह नैनोसेकंड होने के लिए ले जाता है। हर बार जब वे ऊर्जा के स्तर पर टिक करते हैं, या बदलते हैं, तो इलेक्ट्रॉन माइक्रोवेव ऊर्जा का उत्सर्जन करते हैं, जिसका पता लगाया जा सकता है। NIST भौतिकविदों ने इनमें से दो ytterbium घड़ियों का निर्माण किया, और उनकी तुलना करके, उन्होंने रिकॉर्ड-ब्रेकिंग प्रदर्शन हासिल किया है।
यह रिकॉर्ड तोड़ प्रदर्शन तीन तरीकों से मापा जाता है:
- व्यवस्थित अनिश्चितता: यह इस तरह से अच्छी तरह से घड़ी ytterbium परमाणुओं के प्राकृतिक कंपन का प्रतिनिधित्व करता है। Ytterbium घड़ी केवल एक बिलियन के एक बिलियन से बंद थी।
- स्थिरता: यह है कि घड़ी की आवृत्ति निर्दिष्ट समय में कितनी बदल जाती है। इस मामले में, उन्होंने अपनी ytterbium घड़ी को मापा और एक दिन में यह केवल 0.00000000000000000032 द्वारा बदल गया)।
- Reproducibility: यह मापता है कि कैसे दो ytterbium घड़ियां एक ही आवृत्ति पर टिक जाती हैं। घड़ियों की जोड़ी के बीच 10 तुलनाओं में, अंतर फिर से एक अरबवें अरब से कम था।
परियोजना के नेता एंड्रयू लुडलो ने एक प्रेस विज्ञप्ति में कहा, "व्यवस्थित अनिश्चितता, स्थिरता और पुनरुत्थानशीलता को इन घड़ियों के प्रदर्शन का 'शाही प्रवाह' माना जा सकता है।" "इस अभूतपूर्व स्तर पर दो घड़ियों का समझौता, जिसे हम पुनरुत्पादकता कहते हैं, शायद एक ही सबसे महत्वपूर्ण परिणाम है, क्योंकि इसके लिए आवश्यक रूप से अन्य दो परिणामों की आवश्यकता होती है।"
आइंस्टीन ने हमें दिखाया कि आप जिस विषय पर भी बहुत अधिक हैं, उसके आधार पर समय अलग-अलग गुजरता है। एक परमाणु घड़ी में परमाणुओं की टिक को मजबूत गुरुत्वाकर्षण में मनाया जाने पर धीमा कर दिया जाता है। माउंट के शीर्ष पर। उदाहरण के लिए, एवरेस्ट, मारियाना ट्रेंच के तल की तुलना में समय अधिक तेज़ी से आगे बढ़ता है। ऐसा इसलिए है, क्योंकि यहां पृथ्वी पर, गुरुत्वाकर्षण बल ग्रह के केंद्र में केंद्रित है। आप केंद्र से जितना दूर होंगे, उतना ही कम गुरुत्वाकर्षण होगा। प्रभाव महान नहीं है, शायद एक सेकंड के केवल मिलियन। लेकिन यह वहाँ है। यह किसी भी तरह से सहज ज्ञान युक्त लगता है, लेकिन आइंस्टीन ने जो दिखाया, और वह सही साबित हुआ है।
इस नई परमाणु घड़ी के बारे में असाधारण बात यह है कि यह प्रदर्शन की गई प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्यता का अर्थ है कि घड़ी की त्रुटि पृथ्वी पर यहां समय पर गुरुत्वाकर्षण प्रभाव का पता लगाने की हमारी क्षमता से कम है।
एनआईएसटी के भौतिक विज्ञानी एंड्रयू लुडलो इसे इस तरह से समझाते हैं: "... प्रदर्शन किए गए पुनरुत्पादकता से पता चलता है कि घोड़ों की कुल त्रुटि पृथ्वी पर समय पर गुरुत्वाकर्षण प्रभाव के लिए हमारी सामान्य क्षमता से नीचे गिरती है। इसलिए, जैसे हम देश या दुनिया भर में इस्तेमाल की जाने वाली घड़ियों की कल्पना करते हैं, उनका सापेक्ष प्रदर्शन, पहली बार, पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण प्रभावों द्वारा सीमित होगा। "
भौतिकशास्त्री कहते हैं कि अब हमारे पास एक घड़ी है जिसकी सटीकता समय पर गुरुत्वाकर्षण प्रभाव से अधिक है, हम घड़ी का उपयोग पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण आकार को मापने के लिए कर सकते हैं। पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण के आकार को मापने का सामान्य तरीका उसके ज्वार को मापना है। दुनिया भर में लगाए गए ज्वारीय गेज का उपयोग किया जाता है, लेकिन उनकी सटीकता केवल कई सेंटीमीटर के साथ होती है। नई घड़ियां उस सटीकता को एक सेंटीमीटर से भी कम तक ला सकती हैं।
वास्तव में, इन ytterbium घड़ियों का उपयोग पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण आकार से बहुत अधिक मापने के लिए किया जा सकता है। उनका उपयोग अंतरिक्ष-समय को मापने के लिए, और प्रारंभिक ब्रह्मांड से गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाने के लिए किया जा सकता है। यह संभव है कि वे डार्क मैटर को भी माप सकें। सटीकता और सटीकता के इस स्तर पर, यह उपकरण सिर्फ एक घड़ी की तुलना में बहुत अधिक है।
यह केवल गुरुत्वाकर्षण ही नहीं है जो कि यॉटबेरियम घड़ी जैसी घड़ी को प्रभावित कर सकता है। अन्य पर्यावरणीय प्रभाव डिवाइस की सटीकता को बाधित कर सकते हैं। उन्हें ठंडा किया जाना चाहिए और उन्हें किसी भी आवारा विद्युत क्षेत्रों से अलग किया जाना चाहिए। नई घड़ियों को विद्युत और ऊष्मा के प्रभावों से परिरक्षित किया जाता है ताकि उनका हिसाब रखा जा सके और उन्हें ठीक किया जा सके।
विद्युत और तापीय परिरक्षण जैसे सुधारों के साथ, भौतिकविद पोर्टेबल यॉटबेरियम घड़ियों का निर्माण कर रहे हैं जिन्हें अन्य घड़ियों को मापने और तुलना करने के लिए विभिन्न प्रयोगशालाओं में ले जाया जा सकता है। उन्हें सापेक्ष स्थानिक तकनीक का अध्ययन करने के लिए अन्य स्थानों पर भी ले जाया जा सकता है। यह एक गेम-चेंजर होगा, क्योंकि वर्तमान में, हमारी सबसे अच्छी परमाणु घड़ियां कमरे के आकार की हैं, तथाकथित "फव्वारा-घड़ियां" जो दूसरे को परिभाषित करने के लिए सीज़ियम परमाणु का उपयोग करती हैं।
लेकिन यह सब नई घड़ियों के साथ बदलने वाला है।
पिछली परमाणु घड़ियाँ तत्व सीज़ियम पर आधारित होती हैं, जो अब तक उपलब्ध सबसे सटीक टाइमकीपिंग प्रदान करती हैं। इंटरनेशनल सिस्टम ऑफ यूनिट्स (ISU) में एक सेकंड की अवधि को परिभाषित करने के लिए 1960 के दशक के बाद से सीज़ियम परमाणु के कंपन का उपयोग किया गया है। लेकिन ytterbium घड़ी के विकास के साथ, सीज़ियम का समय बढ़ सकता है।
पहली सीज़ियम घड़ी 1955 में बनाई गई थी, और तब से यह स्वर्ण मानक रही है। दूसरे की आधिकारिक परिभाषा, यदि आप रुचि रखते हैं, तो 1967 से उपयोग किया जा रहा है। यह कहता है: "दूसरा 9 192 631 770 विकिरण की अवधि है जो जमीन के दो हाइपरफाइन स्तरों के बीच संक्रमण के अनुरूप है। सीज़ियम 133 परमाणु की स्थिति। ” फिर 1997 में उन्होंने इसका मतलब स्पष्ट किया कि सीज़ियम 0 केल्विन में होना चाहिए।
रुबिडियम का उपयोग करके अन्य परमाणु घड़ियों का निर्माण किया गया है, जिन्हें पोर्टेबल बनाया जा सकता है। वे सीज़ियम की तरह सटीक नहीं हैं, लेकिन वे जीपीएस, मोबाइल फोन बेस स्टेशनों जैसे अनुप्रयोगों के लिए और टेलीविजन स्टेशनों की आवृत्ति को नियंत्रित करने के लिए पर्याप्त अच्छे नहीं हैं। लेकिन ytterbium परमाणु का उपयोग करके नई परमाणु घड़ी के विकास के साथ, हमारे पास दोनों दुनिया के सर्वश्रेष्ठ हो सकते हैं: अभूतपूर्व वैज्ञानिक सटीकता, और पोर्टेबिलिटी।
नई ytterbium परमाणु घड़ी एक प्रमुख उम्मीदवार की परिभाषा को फिर से परिभाषित करने के लिए है कि कैसे एक सेकंड है। ऐसा इसलिए है क्योंकि यह अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली इकाइयों द्वारा परिभाषित सटीकता सीमा से मिलता है। उस निकाय ने कहा कि किसी भी नई परिभाषा में वर्तमान में दूसरे को परिभाषित करने के लिए उपयोग की जाने वाली सीज़ियम घड़ियों पर वैध सटीकता में 100 गुना सुधार की आवश्यकता होगी।
हम समय को पृथ्वी के घूमने से परिभाषित करते थे, लेकिन हम तब से एक लंबा सफर तय कर चुके हैं। पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण आकार, प्रारंभिक ब्रह्मांड से गुरुत्वाकर्षण तरंगों को मापने के लिए एक दुर्लभ-पृथ्वी तत्व के टिक-दर का उपयोग करते हुए एक परमाणु घड़ी, और शायद अंधेरा मामला भी कोई ऐतिहासिक मानव कभी नहीं रह सकता है जब वे एक छड़ी से चिपक गए थे। एक सूरज डायल बनाने के लिए जमीन।
- प्रेस रिलीज़: NIST परमाणु घड़ियाँ अब पृथ्वी के मॉडल में सुधार करने के लिए पर्याप्त समय रखती हैं
- शोध पत्र: भूगर्भीय सीमा से परे परमाणु घड़ी का प्रदर्शन
- MIT समाचार: परमाणु समय की देखभाल, चलते-फिरते
- परमाणु घड़ी
- सीज़ियम मानक
- परमाणु इलेक्ट्रॉन संक्रमण
