विश्व रिकॉर्ड परमाणु घड़ियों में सुधार करता है

पहली बार 17 दशमलव स्थानों पर सटीक ऑप्टिकल आवृत्तियों का मापन

परमाणु घड़ी omic नासा / JPL-Caltech।
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ऑप्टिकल आवृत्तियों के सटीक माप में एक नए विश्व रिकॉर्ड ने अब अमेरिकी भौतिकविदों को सफल बना दिया है। यह और भी अधिक सटीक परमाणु घड़ियों के विकास के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। नए निष्कर्ष दस के एक कारक द्वारा परिशुद्धता में सुधार करते हैं। शोधकर्ता "विज्ञान" पत्रिका में अपनी सफलता की रिपोर्ट करते हैं।

समय बीतने को आज बेहद सटीक ढंग से मापा जा सकता है। दुनिया भर में सीज़ियम परमाणु घड़ियों की एक श्रृंखला हमें दूसरा देती है। इन घड़ियों में से सबसे आधुनिक आज 300 मिलियन वर्षों में केवल कुछ सेकंड का विचलन दिखाती है। लेकिन भौतिकविदों के लिए यह पर्याप्त नहीं है। वे ऑप्टिकल परमाणु घड़ियों पर शोध कर रहे हैं जो प्रकाश आवृत्तियों के साथ काम करते हैं और 1, 000 के कारक द्वारा अधिक सटीक होना चाहिए।

अमेरिका के बोल्डर में नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ स्टैंडर्ड एंड टेक्नोलॉजी (NIST) के वैज्ञानिकों ने अब एक बड़ी सफलता हासिल की है। "एनआईएसटी पर मेरे सहयोगियों ने अब तक की सर्वश्रेष्ठ घड़ियों की तुलना में दस के एक कारक द्वारा दो ऑप्टिकल परमाणु घड़ियों की सटीकता में सुधार किया है, " एक प्रसन्न पीट श्मिट कहते हैं, जिन्होंने बोल्डर में एक पोस्टडॉक के रूप में प्रयोग को स्थापित करने में मदद की और इसका प्रारंभिक माप लिया।

प्रदर्शन किया है। आज वह इंसब्रुक विश्वविद्यालय के प्रायोगिक भौतिकी संस्थान के लिए अनुसंधान करता है।

"इसे साबित करने के लिए, दो घड़ियों की आवृत्तियों की तुलना की गई और केवल 5.2 x 10 उच्च -17 का विचलन पाया गया। यह पृथ्वी के सूर्य से बालों के व्यास के दसवें हिस्से तक की दूरी तय करने जैसा है, और इस प्रकार एक विश्व रिकॉर्ड, "विज्ञापन आदि

क्वांटम तकनीक पर आधारित घड़ी

अमेरिका में वैज्ञानिकों ने अपने ऑप्टिकल परमाणु घड़ियों में पारा और एल्यूमीनियम आयनों का उपयोग किया। "एल्यूमीनियम आयन में एक बहुत ही संकीर्ण घड़ी संक्रमण होता है, जो बाहरी प्रभावों के लिए विशेष रूप से प्रतिरोधी साबित होता है। श्मिट को समझाते हुए आयन को नियंत्रित करना बहुत मुश्किल है। "हम उन तकनीकों का उपयोग करते हैं जो क्वांटम कंप्यूटर बनाने के लिए भी उपयोग किए जाते हैं।"

एल्यूमीनियम आयन एक बेरिलियम आयन के साथ होता है, जो एक प्रकार के मध्यस्थ के रूप में कार्य करता है और लेजर शीतलन और माप दोनों में मदद करता है। इस तथाकथित क्वांटम लॉजिक स्पेक्ट्रोस्कोपी को पहली बार श्मिट और उनके सहयोगियों ने तीन साल पहले NIST में साकार किया था। दूसरी ओर, पारा आयन को ठंडा किया जा सकता है और लेज़रों के साथ सीधे पढ़ा जा सकता है।

क्वांटम तर्क घड़ी के आयन जाल में एक नज़र। © NIST

चक्का के रूप में लेजर

इसलिए, सामान्य क्वांटम जंप स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग यहां किया जाता है। चूंकि आयन माप के लिए निरंतर संकेत प्रदान नहीं करते हैं, वे अत्यधिक स्थिर लेजर के साथ युग्मित होते हैं, जो एक चक्का की तरह प्रकाश आवृत्ति प्राप्त करते हैं और आयनों पर नियमित माप द्वारा बार-बार कैलिब्रेट किए जाते हैं। वैज्ञानिक इसके बाद ऑप्टिकल आवृत्ति कंघी का उपयोग करके दो परमाणु घड़ियों की आवृत्तियों की तुलना कर सकते हैं।

हालांकि, ये माप बेहद संवेदनशील हैं। उदाहरण के लिए, गुरुत्वाकर्षण के प्रभावों को ध्यान में रखा जाना चाहिए। पृथ्वी के केंद्र से दो परमाणु घड़ियों की दूरी 10 सेमी से अधिक भिन्न नहीं हो सकती है। लेकिन यह शोधकर्ताओं के लिए नए दृष्टिकोण भी खोलता है। इस प्रकार, भविष्य में, परमाणु घड़ियों का उपयोग पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र का अध्ययन करने के लिए भी किया जा सकता है।

क्या प्राकृतिक स्थिरांक वास्तव में स्थिर हैं?

"लेकिन लंबे समय तक माप करना विशेष रुचि है, " श्मिट बताते हैं। Changeयह हमें यह सत्यापित करने की अनुमति देता है कि दीर्घकालिक रूप से मूलभूत स्थिरांक बदलते हैं। और निश्चित रूप से यह शानदार होगा क्योंकि सामान्य सिद्धांत इस तरह की परिकल्पना नहीं करता है। "बोल्डर में शोधकर्ता अपने माप के साथ शांत करने में सक्षम थे: ठीक संरचना निरंतर अल्फा बदल गया be एक वर्ष से अधिक महत्वपूर्ण नहीं है।

यह ठीक उसी जगह है जहां श्मिट इंसब्रुक में अपने नए प्रयोगों के साथ शुरू होता है। वह प्राकृतिक स्थिरांक में परिवर्तन की जांच करना चाहते हैं और खगोल डेटाविदों को उनके डेटा विश्लेषण में सुधार करने में मदद करने के लिए माप डेटा उत्पन्न करते हैं। क्योंकि खगोल संबंधी अवलोकन हैं, जो संकेत देते हैं कि ठीक संरचना स्थिर अल्फा ब्रह्मांड के विकास में बदल गई है। "अगर भौतिकी का नया घर इंसब्रुक में बनाया गया है, तो हम बोल्डर में उन लोगों के समान स्थितियां पैदा कर सकते हैं, " समर्थन के लिए पीट श्मिट उसकी योजनाएँ।

(इन्सब्रुक विश्वविद्यालय, 07.03.2008 - NPO)