Science: समय: यह आपकी स्थिति या धारणा के आधार पर मुड़ता और मुड़ता है, या तेज़ या धीमा लगता है। इसलिए इसके गुजरने को सटीक रूप से मापना भौतिकी में सबसे बुनियादी कार्यों में से एक है - जो हमें मंगल ग्रह पर उतरने या यहां तक कि डार्क मैटर का निरीक्षण करने में मदद कर सकता है। अब, यू.एस. National Institute of Standards and Technology (NIST) और यूनिवर्सिटी ऑफ डेलावेयर के भौतिकविदों ने ठंडे स्ट्रोंटियम परमाणुओं के एक फैले हुए बादल को फंसाने और उत्तेजित करने के लिए प्रकाश के 'वेब' का उपयोग करके अब तक की सबसे सटीक और सटीक परमाणु घड़ी विकसित की है। कोलोराडो विश्वविद्यालय में NIST के जॉइंट इंस्टीट्यूट फॉर लेबोरेटरी एस्ट्रोफिजिक्स (JILA) लैब के भौतिक विज्ञानी जून ये कहते हैं, "यह घड़ी इतनी सटीक है कि यह सामान्य सापेक्षता जैसे सिद्धांतों द्वारा भविष्यवाणी किए गए छोटे प्रभावों को सूक्ष्म पैमाने पर भी पहचान सकती है।" "यह समय की गणना के साथ जो संभव है उसकी सीमाओं को आगे बढ़ा रही है।" 8.1 x 10-19 की कुल व्यवस्थित सटीकता के साथ, स्ट्रोंटियम घड़ी पिछले रिकॉर्ड धारक की तुलना में दोगुनी सटीक और अधिक सटीक है।
NIST एक ऐसी जगह है जहाँ शोधकर्ता वैश्विक मानक मापों की सटीकता को बढ़ाने के लिए तकनीकों के साथ छेड़छाड़ करते हैं, जैसे कि समय की अंतर्राष्ट्रीय इकाई; सेकंड। जहाँ द्रव्यमान की इकाई को दर्शाने के लिए सामग्री के एक ठोस ब्लॉक का उपयोग किया जा सकता है, समय में एक स्थायी भौतिक गुण का अभाव है जिसे हम एक सुसंगत माप के लिए वापस कर सकते हैं। इसके बजाय, हम उन पैटर्न पर भरोसा करते हैं जो विश्वसनीय तरीकों से दोहराए जाते हैं, जैसे कि पृथ्वी का घूमना, पेंडुलम का झूलना, या क्वार्ट्ज के विद्युतीकृत टुकड़े की गूंज। प्रत्येक के पूर्वानुमान के अनुसार, पृथ्वी का घूमना भी धीरे-धीरे कम होता है और वृद्धि में तेज़ होता है। प्रकृति में ऐसे पैटर्न ढूँढना जिन्हें सबसे छोटे अंशों से भिन्न तरीकों से मापा जा सकता है, समय के और भी सटीक मापों की ओर ले जाएगा। ऐसा ही एक पैटर्न एक परमाणु के चारों ओर उत्तेजित इलेक्ट्रॉनों का कंपन है। उदाहरण के लिए, मानक सेकंड को सीज़ियम परमाणु की परिक्रमा करने वाले विशिष्ट इलेक्ट्रॉनों के 'कूदने' से परिभाषित किया जाता है। एक विशेष आवृत्ति के माइक्रोवेव द्वारा सक्रिय होने पर, वे उच्च ऊर्जा अवस्थाओं में प्रवेश करते हैं और प्रति सेकंड 9,192,631,770 बार वापस नीचे आते हैं।
सबसे पहले 1955 में विकसित और तब से लगातार सुधार किए जाने वाले, आज के सबसे अच्छे सीज़ियम परमाणु घड़ियाँ प्रति वर्ष एक सेकंड के तीन सौ मिलियनवें हिस्से के भीतर समय रखती हैं। तुलना करें तो, आपकी क्वार्ट्ज कलाई घड़ी हर साल लगभग 180 सेकंड (या 3 मिनट) खोती या बढ़ती है। हालाँकि, मापन वैज्ञानिक अगले दशक में सेकंड को फिर से परिभाषित करने पर विचार कर रहे हैं क्योंकि परमाणु घड़ी तकनीकें तेज़ी से आगे बढ़ रही हैं। पिछले दो दशकों में, माइक्रोवेव की तुलना में प्रकाश की कम तरंग दैर्ध्य वाले परमाणुओं या आयनों को उत्तेजित करने वाली परमाणु घड़ियाँ सामने आई हैं, जिन्होंने स्थिरता और सटीकता के लिए रिकॉर्ड बनाए हैं। JILA के भौतिक विज्ञानी अलेक्जेंडर एप्ली और उनके सहयोगियों द्वारा विकसित यह नई परमाणु घड़ी, पिछली सर्वश्रेष्ठ Optical Lattice घड़ी से परमाणु छलांग और सीमा आगे है, जिसे ये और अन्य JILA सहयोगियों ने 2019 में विकसित करने में मदद की थी। एप्ली, ये और उनके सहयोगियों ने नई घड़ी का वर्णन करते हुए अपने प्रीप्रिंट में लिखा, "यह आज तक रिपोर्ट की गई सभी ऑप्टिकल घड़ियों की सटीकता का मानक स्थापित करती है।" लेजर प्रकाश के अपने एक-आयामी 'वेब' में, घड़ी हजारों स्ट्रोंटियम परमाणुओं को फंसाती है, जिससे उच्च स्तर की सटीकता मिलती है। सुपर-कोल्ड स्ट्रोंटियम परमाणुओं की एक पतली परत पर अल्ट्रा-हाई वैक्यूम में संचालित होने वाला प्रकाश का उथला वेब, लेजर और परमाणुओं के एक-दूसरे से टकराने के अस्थिर प्रभावों को कम करके त्रुटियों को भी कम करता है।
इस सटीकता को इसकी सटीकता को रेखांकित करने के साथ, घड़ी से हर 30 बिलियन वर्ष में केवल एक सेकंड खोने की उम्मीद है - जो अंतरिक्ष यात्रियों को विशाल दूरी पर समय रखने में मदद कर सकता है। "अगर हम मंगल ग्रह पर सटीक सटीकता के साथ अंतरिक्ष यान उतारना चाहते हैं, तो हमें ऐसी घड़ियों की ज़रूरत होगी जो आज हमारे पास मौजूद GPS से कई गुना ज़्यादा सटीक हों," ये कहते हैं। "यह नई घड़ी इसे संभव बनाने की दिशा में एक बड़ा कदम है।" बढ़ती सटीकता वाली घड़ियाँ परमाणुओं के दोलनों में छोटे विचलन भी दर्ज कर सकती हैं, जो डार्क मैटर या गुरुत्वाकर्षण के सापेक्षतावादी खिंचाव के साथ कमज़ोर अंतःक्रिया का संकेत दे सकती हैं। शोधकर्ता लिखते हैं, "स्थिरता और सटीकता में हर लाभ अन्वेषण के नए क्षेत्र खोलता है, जैसे कि डार्क मैटर पर सीमाएँ लगाना [या] सामान्य सापेक्षता की जाँच करना।" लेकिन ऑप्टिकल परमाणु घड़ियों के अलावा, उन नई सीमाओं तक पहुँचने के अन्य तरीके भी हो सकते हैं। शोधकर्ता समय रखने के लिए क्वांटम उलझाव का उपयोग करने और लेज़रों के साथ पूरे परमाणुओं को नहीं, बल्कि परमाणु नाभिक को उत्तेजित करने के साथ भी प्रयोग कर रहे हैं, जिसका उपयोग अधिक स्थिर समय-पालन करने वाले उपकरण बनाने के लिए किया जा सकता है।
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